天文学者たちは、超大質量ブラックホールの周りを公転する星がバラの形を描いているのを初めて観測した。この現象は、アインシュタインの一般相対性理論のさらなる証拠となる。
GRAVITY共同研究チームとして総称される国際的な研究者チームは、欧州宇宙天文台（ESO）の超大型望遠鏡に搭載されたさまざまな機器を使って、27年かけて星の位置を丹念に測量した。
「アインシュタインの一般相対性理論は、ある物体が別の物体の周りを回る軌道は、ニュートンの重力のように閉じた軌道ではなく、運動面内で歳差運動すると予測している」と、天文学と天体物理学誌に掲載された研究の第一著者で、ドイツのマックス・プランク地球外物理学研究所所長のラインハルト・ゲンツェル氏は述べた。
この動きを理解するには、少し専門的な知識が必要です。恒星S2は、超大質量ブラックホールであるいて座A*の周りを公転する際に、宇宙空間に最も近づく点（近点）と最も遠い点（遠点）を通過します。近点と遠点を結ぶ線は、S2がいて座A*の巨大な重力場を通過するにつれて、時間の経過とともにゆっくりと回転し、軌道はロゼット状になります。
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「この有名な効果は、太陽の周りを回る水星の軌道で初めて観測され、一般相対性理論を支持する最初の証拠となりました。それから100年後、私たちは今、天の川銀河の中心にあるコンパクトな電波源であるいて座A*を周回する恒星の運動において、同じ効果を検出しました」とゲンツェル氏は付け加えた。
シュワルツシルト歳差運動、あるいは遠縁歳差運動として知られるこの運動は、これまでブラックホールを周回する恒星で観測されたことがありませんでした。いて座A*の周りを周回する恒星は数多くありますが、S2はブラックホールから200億キロメートル以内に接近するタイトな軌道を周回していることで際立っています。巨大な空間に最接近するにつれて、S2は光速の約3%の速度で移動します。この小さな軌道と高速な運動により、S2は16年に1回公転周期を周回します。
いて座A*は太陽から2万6000光年離れており、質量は太陽の400万倍と推定されています。ESOのVLTから得られたデータは、アインシュタインの一般相対性理論を裏付けるだけでなく、GRAVITY共同研究による暗黒物質の研究や、いて座A*のような超大質量ブラックホールが時間とともにどのように進化していくのかを解明する上でも役立つでしょう。
「S2の測定は一般相対性理論に非常によく従っているため、分布している暗黒物質や、より小さなブラックホールの可能性など、目に見えない物質がいて座A*の周囲にどれだけ存在するかについて、厳しい制限を設けることができます」と、この研究の共著者であり、フランスのパリ天文台とグルノーブル大学の研究者であるギイ・ペランとカリーヌ・ペローは述べています。®
