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ブラックホールに飲み込まれる星の顛末を観測

近未来を描くSF小説に、奇々にそして雄大に描かれることの多いブラックホールですが、実際に何かを飲み込んでしまうところが観測されたようです。

Astronomers know what should happen in theory. “When an unlucky star wanders too close to a supermassive black hole in the centre of a galaxy, the extreme gravitational pull of the black hole shreds the star into thin streams of material,” explains study author Thomas Wevers, an ESO Fellow in Santiago, Chile, who was at the Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK, when he conducted the work. As some of the thin strands of stellar material fall into the black hole during this spaghettification process, a bright flare of energy is released, which astronomers can detect.

参照元：https://www.eso.org/public/news/eso2018/

ヨーロッパ南天天文台（ヨーロッパなんてんてんもんだい、European Southern Observatory、以下：ESO）の天文学者が、超大質量ブラックホールによって引き裂かれる星から放たれるまれな光の爆発を発見しました。

潮汐破壊現象として知られるこの現象は、地球から2億1500万光年強でこれまでに記録された最も近いフレアであり、前例のない詳細さで研究されてきました。

バーミンガム大学の講師兼王立天文学会研究員のマット・ニコル氏は言います。

「近くの星を”吸い込む”ブラックホールは空想科学小説のように聞こえます。しかし、これはまさに潮汐破壊イベントで起こるまぎれもない事実なのです。」

しかし、これらの潮汐破壊現象は、星がブラックホールに吸い込まれ、スパゲッティ化と呼ばれる現象を経験することはまれであり、必ずしも簡単に観測・研究できるとは限りません。

研究者チームは、ESOの超大型望遠鏡（VLT）とESOの新技術望遠鏡（NTT）を、昨年超大質量ブラックホールの近くで発生した新しい閃光に向けて、星がブラックホールに食い尽くされたときに何が起こるかを詳細に調査しました。

サンティアゴのESOフェローである研究著者のトーマスウィーバーズ氏は説明します。

「不運な星が銀河の中心にある超大質量ブラックホールに近づきすぎると、ブラックホールの極端な引力が星を細かく砕いて物質を細い流れにしてしまいます。このスパゲッティ化プロセス中に、恒星物質の細い紐の一部がブラックホールに落ちると、検出可能な明るいエネルギーのフレアが放出されます。」

放出されるフレアは検出可能な上強力で明るいものの、これまで天文学者はこの光のバーストを調査するのに苦労していました。

それはしばしばほこりや破片のカーテンによって隠されてしまってたからです。

天文学者がこのカーテンの起源に光を当てることができたのは今だけです。

バーミンガム大学のサマンサ・オーツ氏は説明します。

「ブラックホールが星を飲み込んでしまう時、私たちの視界を妨げる物質の強力な爆発を、外側に発射する可能性があることを発見しました。これは、ブラックホールが恒星の物質を食い尽くすときに放出されるエネルギーが星の残骸を外側に推進するために起こります。」

チームが研究した潮汐破壊現象であるAT2019qizが、星が引き裂かれた直後に発見されたため、発見は可能でした。

ノースウェスタン大学のNASAアインシュタインフェローのケイトアレクサンダー氏は話します。

「私たちは早くそれを捕らえたので、ブラックホールが最大10,000 km / sの速度で物質の強力な流出を開始したときに、ほこりや破片のカーテンが実際に引き上げられているのを見ることができました。このユニークな”カーテンの後ろをのぞく事”は、覆い隠された物質の起源を特定し、それがブラックホールをどのように飲み込んでいるかをリアルタイムで追跡する最初の機会を提供しました。」

チームは、エリダヌス座の渦巻銀河にあるAT2019qizを、フレアの光度が大きくなり、その後消えていく6か月間にわたって観測を行いました。

ウィーバーズ氏は言います。

「いくつかの空の調査では、星が引き裂かれた直後に、新しい潮汐破壊現象からのフレア放出が発見されました。私たちはすぐに、地上望遠鏡と宇宙望遠鏡のスイートをその方向に向けて、光がどのように生成されたかを確認しました。」

チリにあるX-shooterとEFOSC2、ESOのVLTとESOのNTTの強力な機器を含む施設で、複数の観測が次の月に行われました。

紫外線、光学、X線、電波の迅速かつ広範囲な観測により、星から流出する物質とブラックホールに食い尽くされるときに放出される明るいフレアとの直接的なつながりが初めて明らかになりました。

客員研究員でもあるニコル氏は言います。

「観測によると、星は私たちの太陽とほぼ同じ質量であり、その約半分がモンスターのようなブラックホールに飲み込まれていきました。これは100万倍以上の質量です。」

この研究は、超大質量ブラックホールとその周囲の極端な重力環境で物質がどのように振る舞うかをよりよく理解するのに役立ちます。

チームは、潮汐破壊現象の将来の観測を解釈するための「ロゼッタストーン」としても機能する可能性があると述べています。

この10年間に運用を開始する予定の、ESOの超大型望遠鏡（ELT）により、研究者はますます暗く、急速に進化する潮汐破壊現象を検出して、ブラックホール物理学のさらなる謎を解くことができます。

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