オメガ星団に潜む「行方不明」のブラックホール1万個、その1個目をハッブルとジェイムズ・ウェッブが発見

オメガケンタウリ星団で、ハッブル宇宙望遠鏡とジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡の協力により、初めての恒星質量ブラックホールが発見された。このブラックホールは「oMEGACat BH-2」と名付けられ、質量は太陽の4.46倍と測定されている。従来の研究ではこの天体は中性子星と考えられていたが、新たな観測データにより確実にブラックホールであることが判明した。

この発見は、オメガケンタウリに存在すると推測される約10,000個の恒星質量ブラックホールの探索における重要な第一歩となる。 オメガケンタウリ星団は銀河系最大の球状星団で、過去には矮小銀河の中心核であったとも考えられており、約1,000万個の星を含んでいる。2024年には星団中心に太陽質量の8,200倍に達する中間質量ブラックホールが確認され、銀河の中心にはブラックホールが存在するという理論を支持する証拠となった。

一方、大質量星の超新星爆発から生まれた恒星質量ブラックホールは多数存在するはずだが、これまで発見されていなかった。塩湖城ユタ大学のマシュー・ホイタカー率いる研究チームは、20年間のハッブル観測データと追加のジェームス・ウェッブ観測を綿密に調査し、アストロメトリー技術を用いてブラックホールの軌道を追跡することに成功した。発見されたブラックホールは、太陽質量の78パーセントの伴星を約94年周期で周回しており、これは恒星質量ブラックホールと星の連星系として観測された最も広い分離軌道である。

このブラックホールの発見は複数の理由で重要な意味を持つ。測定された質量は太陽質量の2.5倍から5倍の範囲にあり、この領域は重力波検出により「質量ギャップ」として知られている。既知の中性子星の上限と一般的なブラックホール形成理論の下限の間にあるこの領域の天体は極めて稀で、oMEGACat BH-2はこのギャップを埋める重要な例となる。

また、オメガケンタウリの星は太陽よりも重い元素に乏しい原始的な組成を持つため、このような環境でどのようにしてブラックホールが形成されるのかを理解することは、宇宙の早期段階での星の進化と重力波イベントの解釈に不可欠である。今後ホイタカー研究チームは引き続きハッブルおよびジェームス・ウェッブのデータを活用してさらなるブラックホール発見を目指す他、NASAのナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡も銀河系内のブラックホール連星系の検出に有望な役割を果たす見通しである。

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