【宇宙】21年後に巨大ブラックホールが衝突へ…至近距離を周回、重さは恒星100億個分

野良ハムスター ★

天文学者が想像する宇宙で最も激しい衝突現象は、2つの巨大ブラックホールどうしの衝突だ。
この現象が目撃されたことはまだないが、このほど『アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ
（Astrophysical Journal Letters）』誌に掲載された論文によると、近いうちに見ることができるかもしれない。

論文を執筆した米メリーランド大学の天文学者ティンティン・リュー氏らは、宇宙の端近くで周期的に
増減する光が、2つの巨大なブラックホールの存在を知らせていると主張する。ブラックホールの質量は
合わせて恒星100億個分にもなり、お互い非常に近い距離で軌道運動していて、あと20年ほどで
衝突するかもしれないという。「本当だとしたら驚くべきこと」と、この研究に関与していない
ニューヨーク大学の理論天文学者アンドリュー・マクファディン氏は言う。

■重力波検出のチャンス

マクファディン氏が驚いたのは、巨大ブラックホールどうしが衝突するかもしれないという部分ではない。
宇宙が若く、今日より小さかった時代には、銀河どうしの距離も近かったので、
ブラックホールどうしの衝突は比較的よく起こったと考えられている。私たちの銀河系を含め、
ほとんどの銀河は中心部に巨大なブラックホールを持っているため、銀河が衝突、融合する場合には、
遅かれ早かれブラックホールどうしも融合する。

アインシュタインの一般相対性理論によると、ブラックホールどうしが衝突するときには時空のさざ波
（重力波）が発生する。物理学者は巨大な重力波検出器を建設していて、こうした装置で重力波を
とらえることができれば、アインシュタインの理論の正しさが裏づけられることになる。

今回の論文でマクファディン氏を驚かせたのは、近いうちにブラックホールどうしの衝突が起きて、
重力波の発生を初めて観測できるかもしれないという部分である。リュー氏らが観測した天体は、
PSO J334.2028+01.4075というクエーサーだ。クエーサーは中心部に超巨大ブラックホールを持つ銀河で、
非常に小さい領域から強烈な光を発している。この強い光は、ブラックホールに落ち込んでいく
膨大な量のガスが渦を巻いて円盤状の構造（降着円盤）を形成する際に、摩擦によって高温になり、
発光することによって生じている。

クエーサーの明るさはめまぐるしく変化するが、ふつうは、この変化はランダムだ。
リュー氏らによると、PSO J334.2028+01.4075の光は周期的に増減していて、542日ごとに明るくなるという。

このような周期的な光の増減は、お互いのまわりを軌道運動する一対のブラックホールの周囲を
降着円盤が取り巻いていると考えればうまく説明できる、というのが研究チームの主張である。
「なんらかの理由で、この降着円盤は非対称な形をしているため、ガスは片方のブラックホールに
落ち込みやすくなっています」とリュー氏は言い、そのブラックホールが軌道を1回まわるたびに
降着円盤と相互作用し、クエーサーをひときわ明るく輝かせると説明する。

■衝突の現場を目撃できる可能性

リューらが主張する542日という周期が正しいなら、2つのブラックホールは0.02光年しか
離れていないことになる。これは、太陽から最も近いケンタウルス座アルファ星までの距離の
約200分の1で、宇宙のスケールでは同じ場所にあると言ってよいほどだ。
この見積もりが正しいなら、2つのブラックホールは約21年後に衝突するという。（以下省略）

文＝Michael D. Lemonick／訳＝三枝小夜子
http://natgeo.nikkeibp.co.jp//atcl/news/15/042400067/

（写真）NASAのNuSTAR望遠鏡が撮影した衝突する2つの銀河。
どちらの銀河も中心部に巨大なブラックホールがあるので、近い将来、ブラックホールどうしが
激しい衝突を起こして、重力波を送り出すはずだ。（PHOTOGRAPH BY NASA/JPL-CALTECH/GSFC）
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/15/042400067/ph_thumb.jpg