写真：天文学者たちは珍しい宇宙の不思議を発見した。10億光年離れた場所で巨大な銀河の衝突が起こった後、3つの超大質量ブラックホールが互いに合体する寸前にあるらしい。
SDSS J0849+1114という略称で呼ばれるこのブラックホールは、3つの別々の銀河が衝突して生まれた巨大なガスと塵の塊です。The Astrophysical Journal（無料のarXivプレプリントはこちら）に掲載される研究の筆頭著者であり、ジョージ・メイソン大学の博士課程学生でもあるライアン・ファイフル氏は、The Register紙に対し、最大のブラックホールの質量は太陽の4億6000万倍から29億倍に達する可能性があると語りました。
市民科学プロジェクト「ギャラクシー・ズー」（オンラインに投稿された画像から銀河の種類を分類するボランティア）を閲覧していたボランティアたちは、スローン・デジタル・スカイ・サーベイ望遠鏡で撮影されたこの天体を銀河合体と名付けました。その後、NASAの広域赤外線サーベイ探査機は、この天体が赤外線エネルギーで非常に高温になっていることを明らかにしました。
バージニア州ジョージ・メイソン大学が率いる研究チームは、NASAのチャンドラX線観測衛星と大型双眼望遠鏡を使ってこのシステムをさらに研究し、異なる波長にわたって観測することを決定した。
「当時はブラックホールのペアだけを探していたのですが、独自の選択技術によって、この驚くべき系に偶然出会ったのです」とファイフル氏は語った。彼らは系から強いX線が放射されていることを検出した。これは、活動銀河核（AGN）としても知られるブラックホールが近傍の物質を飲み込んでいる兆候である。
「これは、超大質量ブラックホールに活発にエネルギーを供給する三重のシステムについて、これまでに発見された中で最も強力な証拠だ」と彼は付け加えた。
SDSS J0849+1114の異なる波長で撮影された画像。明るい斑点は、各銀河のブラックホールが存在する場所です。画像提供：Pfeifle et al.
SDSS J0849+1114のようなトリプルパンチは稀有な現象です。二重AGNシステム自体も稀で、天文学者がこれまでに確認できたのは30個にも満たないほどです。しかし、合体現象は銀河の進化における正常な過程であるため、それほど珍しい現象ではないはずです。私たちの銀河系は、約200万光年離れた最も近い隣人アンドロメダ銀河と衝突軌道上にあります。
しかし、AGNは厚いガスと塵の雲に覆われているため、望遠鏡で光を捉えることができず、発見が困難です。ファイフル氏は、この新しい三重AGNシステムを研究することで、天文学者がこれらの奇妙な天体をさらに発見できるようになることを期待しています。
「これらの主要な観測所を活用することで、三連超大質量ブラックホールを特定する新たな方法を発見しました」と彼は説明した。「それぞれの望遠鏡が、これらの系で何が起こっているかについて、それぞれ異なる手がかりを与えてくれます。今後、同じ手法を用いて、より多くの三連超大質量ブラックホールを発見できるよう、研究を発展させていきたいと考えています。」
超大質量ブラックホールは、3本の腕を持つSDSS J0849+1114の中心を取り囲むように配置され、3つの明るい塊のように見えます。3つ目のブラックホールが存在するということは、ブラックホールが2つしかない場合よりも短い時間スケールで、3つのブラックホールが互いに衝突することを意味します。
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残念ながら、地球上の観測所では、ブラックホール同士が衝突した際に放出される重力波を検出することができません。「太陽の質量の数億倍から数十億倍に相当するこの質量レベルのブラックホールは、LIGOで検出できるよりもはるかに長い波長の重力波を発生させるからです」とファイフル氏は述べています。
研究者たちは、SDSS J0849+1114のような奇妙な系が、ブラックホールがどのようにしてこれほど巨大なサイズに成長するのかを天文学者が解明する助けとなることを期待している。「天文学における喫緊の課題の一つは、銀河中心にあるこれらの超大質量ブラックホールが、太陽の質量の百万倍から数十億倍の大きさにまで、いかにして急速に成長できるのかということです。なぜなら、これらのブラックホールは近傍の銀河で観測されているだけでなく、ビッグバンから数億年後という早い時期から既に検出されているからです。」
「過去数十年にわたり多くのグループによって進められてきた理論的研究に基づき、超大質量ブラックホールの最も急速な成長は合体後期に起こると考えています。そのため、銀河合体はこれらのブラックホールが急速に成長するための現実的な方法となる可能性があります。合体系を研究することで、銀河の成長と中心の超大質量ブラックホールの成長との関係を解明できる可能性があります」と彼は結論付けました。®
