研究者たちは、光の曲率を利用することで、これまで疑われていたが検出されなかった物体を検出できるようになりました。この方法を使用すると、星団エイベル 1201 の中心にある銀河で、これまでの推定値より少なくとも 70 億太陽質量以上大きい質量を持つブラック ホールが発見されました。このブラックホールの質量は327億太陽質量です。
天然虫眼鏡の下のブラックホール
ブラック ホールは、大量の光を生成する物質を積極的に集合させない限り、検出するのは簡単ではありません。それら自体は、私たちが検出できるような光を発しません。だからこそ、それらが周囲に与える影響を調べてそれらを検出する必要があります。このような物体を検出する 1 つの方法は、重力レンズ効果を探すことです。
重力レンズは、時空自体が質量によって変形するときに発生します。この時空領域を通って移動する光は必ず湾曲した経路を移動する必要があり、これは遠くから観察する人にとっては非常に興味深いものに見えます。光は曲げられ、引き伸ばされ、しばしば拡大されます。これは、遠方の銀河など、背景にある物体の歪んだ画像が得られることを意味します。
このレンズ状の質量は、恒星質量ブラック ホールのように小さい場合もあれば、銀河団のように大きい場合もあります。天文学者はこの歪んだ光を調べて、レンズ状の質量の特性を調べることができます。
初めて詳細なデータを取得
「私たちが知っている最大のブラックホールのほとんどは、ブラックホールの近くに引き寄せられた物質が加熱され、光、X線、その他の放射線の形でエネルギーを放出する活動状態にあります」と博士は説明します。ジェームズ・ナイチンゲール、ダーラム大学物理学科。 「しかし、重力レンズの助けを借りれば、活動していないブラックホールも調べることができますが、これは遠方の銀河では現在不可能です。このアプローチを使用すると、私たちの局所宇宙を超えてさらに多くのブラックホールを検出し、これらのエキゾチックな天体が宇宙時間をさらに遡ってどのように進化したのかを知ることができます。」
アベル 1201 の最も明るい銀河団 (BCG) である中心銀河は、強力な重力レンズとして知られる大きな拡散楕円銀河です。 BCG のはるか彼方にある銀河が、その隣に、周囲をしっかりと巻きついた糸のように細長い点として見えます。この斑点は 2003 年に発見され、2017 年に研究者らは銀河中心にさらに近い 2 つ目の暗い斑点を発見しました。
天文学者らは、BCGの中心に非常に大きなブラックホールがあるのではないかと疑った。しかし、入手可能なデータは、中心塊を解明したり、そこに何があるのかを詳しく知るほど詳細ではありませんでした。博士。ナイチンゲールと彼の同僚は、最近の観察結果にアクセスし、それを理解するためのツールを開発しました。
理論上の上限に近い
彼らは、銀河の中心にあるブラックホールの質量を変化させながら、宇宙を通る光の動きをシミュレートする数十万回のシミュレーションを実行し、アベル1201 BCGで観察されたレンズの影響を再現する結果を得ました。研究チームは、王立天文学協会の月刊通知に研究結果を発表しました。
1 つを除くすべてのモデルは、銀河の中心にある巨大なブラック ホールを支持し、このブラック ホールの質量に最もよく適合するのは太陽の質量の 327 億倍でした。これは、それを超大質量範囲、つまり太陽100億個以上の質量を持つブラックホールに分類し、太陽500億個というブラックホールの理論上の上限に近いものである。
「この特定のブラックホールは、太陽の約300億倍の質量があり、これまでに発見された最大のものの1つであり、理論的にブラックホールが成長できると考えられる大きさの上限にあります。非常にエキサイティングな発見です。」
博士。ジェームズ・ナイチンゲール
Findは新たな可能性への希望を与える
この発見は、遠い宇宙にある他のブラックホールを検出して重み付けする新たな機会を開きます。重力レンズ効果により、活動していない穴の研究が可能になりますが、これは遠方の銀河では現在不可能です。
これにより、私たちの局所宇宙を超えてさらに多くのブラックホールを検出し、これらのエキゾチックな天体が宇宙の時間をさらに遡ってどのように進化したかを知ることができるでしょう。