天文学：捉えにくいブラックホールの証拠
Nature
天の川銀河内にあるオメガ・ケンタウリ（ωケンタウリ）星団で高速で運動する星々が観測された。これらの星々が、中質量ブラックホールの存在を示す証拠であることを報告する論文が、今週のNatureに掲載される。この結論は、20年以上にわたるハッブル宇宙望遠鏡の観測に基づくもので、今後、この捉えにくいクラスのブラックホールを探す助けになるかもしれない。
ブラックホールは、太陽質量の約5－150倍の恒星質量のブラックホールから、銀河の中心に存在する超巨大ブラックホール（太陽質量の100,000倍以上、105 M⊙）まで、幅広い質量のものが見つかっている。しかし、太陽の150から100,000倍の質量を持つ中質量ブラックホールは、まだ数個しか発見されていない。
オメガ・ケンタウリは、その質量の大きさや複雑な恒星集団などの性質から、中質量ブラックホールを探すための有望なターゲットである。しかし、この領域にブラックホールが存在するというこれまでの主張は批判にさらされてきた。Maximilian Häberleらは、ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した20年分の画像を用いて、星団の中心付近の星の運動をモニターした。その結果、7つの星が中心付近で非常に速く運動していることがわかり、これはωケンタウリの中心に中質量ブラックホールが存在する可能性を示している。彼らは、ブラックホールの質量の下限を約8,200 M⊙と推測している。
今回の論文とともに掲載されるNews & Viewsの記事で、Daryl HaggardとAdrienne Coolは、「これらの新しく発見された星は、ωケンタウリに中質量ブラックホールが存在することを示す、これまでで最高の証拠である」と述べている。この結果は、他の球状星団で中質量ブラックホールを探すことの妥当性を示唆している。
Häberle, M., Neumayer, N., Seth, A. et al. Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in ω Centauri. Nature 631, 285–288 (2024).
Fast-moving stars observed in the nearby star cluster Omega Centauri (ω Centauri), within the Milky Way, offer evidence for the presence of an intermediate-mass black hole, according to research published in Nature this week. This conclusion, based on more than 20 years of Hubble Space Telescope observations, may aid future searches for this elusive class of black holes.
Black holes have been found with a wide range of masses, from stellar-mass black holes with masses around 5–150 times that of the Sun (solar mass, M⊙), to supermassive black holes (more than 100,000 times the mass of the Sun; 105 M⊙) found at the centres of galaxies. However, only a few debated candidate intermediate-mass black holes, between 150 and 100,000 times the mass of the Sun, have been discovered.
ω Centauri is a promising target for seeking an intermediate-mass black hole, owing to properties such as its high mass and complex stellar populations, but previous claims of a black hole in this region have faced scrutiny. Using 20 years’ worth of images taken by the Hubble Space Telescope, Maximilian Häberle and colleagues monitor the motions of stars near the centre of the cluster. They propose that seven stars are moving very quickly within the central region, which they suggest is indicative of the presence of an intermediate-mass black hole at the centre of ω Centauri. They infer a lower limit of the black hole mass of around 8,200 M⊙.
“These newly discovered stars offer the best evidence yet that ω Centauri harbours an intermediate-mass black hole,” note Daryl Haggard and Adrienne Cool in an accompanying News & Views article. The results could suggest that searching for intermediate-mass black holes in other globular clusters may be warranted.
doi: 10.1038/s41586-024-07511-z
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