銀河系最速の恒星を発見、ブラックホール周回速度は秒速15,500マイル

銀河系で最速の星が発見された。いて座A*と呼ばれる銀河中心のブラックホールを周回するこの星「S301」は、秒速25,000キロメートルという光速の8%以上の速度で移動している。この発見により、ブラックホール本体の回転を初めて直接測定する道が開かれようとしている。

南米チリの欧州南天天文台にある超大型望遠鏡干渉計に搭載された「GRAVITY」という観測機器がこの星を発見した。研究チームは2023年にS301を検出し、その後2017年や2021年の過去の観測データまで遡って軌道を追跡した。特に注目すべきは、S301が8.7年という短い周期でブラックホールの極めて接近した軌道を周回していることである。その最接近距離は地球と太陽の距離の約12倍に過ぎず、これまで知られていた他の星よりもはるかに接近している。星がこのように近い軌道で存在し続けることは、強い潮汐力にさらされながらも破壊されていないことを意味する。S301の大きく伸びた軌道の形状から、研究者たちはこの星が元々は連星系の一部であり、ブラックホールに接近しすぎた結果として相手の星は高速で放出され、S301だけが引き捕らえられたのではないかと推測している。

ブラックホールの回転は、その周辺の時空をそれ自体が回転するように引きずる「フレームドラッギング」という現象を引き起こす。S301のような接近した軌道の星は、この現象の影響を受けて軌道が徐々に変化する。理論の予測では、この軌道変化は今後約10年で測定可能な大きさになると考えられている。2031年に予定されているS301の次の最接近時以降、観測を継続することで複数周期分のデータが蓄積されれば、ブラックホール自体の回転速度を初めて直接的に測定できる可能性がある。これが実現すれば、アインシュタインの相対性理論がこのような極限の環境でも成立することを実証することになり、現代物理学の重要な検証となるのだ。

こうした発見は基礎科学の領域での出来事だが、その背景には極度に精密な観測装置がある。GRAVITYや今後運用開始予定の超大型望遠鏡といった装置は、光学系、赤外線検出器、精密駆動機構、真空システム、極低温冷却装置など、数多くの高度な部品と素材からなる複雑なシステムである。こうした超高精密機器の製造には、通常の産業機器の比ではない信頼性と精度の要求がある。日本の部品・装置・素材メーカーの一部は、こうした世界最先端の天文観測機器の国際サプライチェーンに組み込まれている。天文学の進展を支える技術基盤は、地上の産業を支える精密製造技術と表裏一体であり、基礎科学の発見が国際的に認識されることで、その裏にある日本の製造業の能力も、グローバル市場においてさらに信頼と評価を獲得する機会となっていくのである。

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