NASAのハッブル、星団に潜む「失われたブラックホール」を初めて発見

オメガ・ケンタウリ星団において、NASAのハッブル宇宙望遠鏡とジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡による観測データから、初めての恒星質量ブラックホール「oMEGACat BH-2」が発見された。この星団は約1,000万個の重力で結合した星で構成されており、中心に中間質量ブラックホールが存在することは既に知られていたが、理論的には約10,000個の恒星質量ブラックホールが存在すべきであるにもかかわらず、これまで検出されずに謎となっていた。今回の発見はこうした「失われた」ブラックホール集団の謎を解く第一歩となり、ブラックホール形成理論の精密化につながる成果として、7月15日付の天体物理学誌『The Astrophysical Journal Letters』に掲載された。

発見にあたって研究チームが採用した手法はアストロメトリであり、20年以上のハッブル観測アーカイブデータと最新のウェッブ近赤外線データを組み合わせることで、星の微小な動きを極めて高精度で測定した。ユタ大学のマシュー・ホイテーカー主任著者によると、精度はハッブルとウェッブの検出器で1ピクセルの数分の一にまで達するという精密さであり、この両衛星なしには発見が不可能だったと述べている。oMEGACat BH-2は伴星と連星系を構成しており、その特性は予想を大きく上回った。

ブラックホールの質量は太陽質量の4.46倍で、低金属量環境であるオメガ・ケンタウリでの形成としては予想より低い。伴星との公転周期は94年で、現在までに報告されたブラックホール連星系の中で最長となる。これは従来の別の研究グループが中性子星の可能性を示唆していた連星系について、より詳細な解析により中性子星の可能性を排除したものである。

この発見の科学的意義は多面的である。低金属量環境においても特定の過程を通じて現在発見されたような質量のブラックホール形成が可能であることが示され、その形成メカニズムの解明が急務となった。また、長い公転周期を有することから、この連星系は星団内での動的な相互作用により形成されたと考えられ、やがて近傍の星との遭遇により破壊されると予測される。

セス博士は、このような低金属量環境でのブラックホール形成と動的な連星形成過程の理解が、重力波現象の解釈と理解に不可欠であると指摘している。今後、ハッブルとウェッブによるオメガ・ケンタウリの継続的な観測と、他の星団への探索の拡大が計画されており、さらにNASAの予定するナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡は、銀河中心を含む拥雑な領域を高い解像度で定期的に撮像できることから、同様のブラックホール連星系の発見に期待が寄せられている。

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