超大質量ブラックホールが不運な星をスパゲッティに変える

天文学者たちは、太陽がブラックホールに近づきすぎたときに引き起こされる稀な現象であるスパゲッティ化のプロセスによって星が破壊されるのを観察した。

AT2019qizは、エリダヌス座の超大質量ブラックホールによって引き裂かれました。地球から2億1500万光年離れているにもかかわらず、このように消滅した恒星としては、これまで観測された中で最も近いものです。太陽に作用した強力な潮汐力によって、太陽は麺のように長く引き伸ばされ、飲み込まれる際に引き裂かれました。この激しい出来事は、明るい電磁エネルギーの閃光を引き起こしました。

「不運な星が銀河の中心にある超大質量ブラックホールに近づきすぎると、ブラックホールの強力な重力によって星は物質の細い流れに引き裂かれる」と欧州南天天文台の研究員トーマス・ウェバーズ氏は月曜日に語った。

スパゲッティ化は理論物理学ではよく説明されているプロセスですが、現実世界で観測するのは困難です。このような現象によるエネルギー放出は、通常、恒星の破壊から発生する厚い塵に隠されています。英国バーミンガム大学を率いる天文学者チームは、超大質量ブラックホールの周囲に塵の層が積もる前の早い段階で、AT2019qizのスパゲッティ化を捉えることに成功しました。研究者たちは、この結果を月曜日に王立天文学会月報に発表しました。

「早期に発見できたため、ブラックホールが秒速1万キロにも及ぶ強力な物質流出を発射した際に、塵や破片のカーテンが巻き上げられる様子を実際に見ることができた」と、研究の共著者で米ノースウェスタン大学のNASAアインシュタインフェロー、ケイト・アレクサンダー氏は述べた。

「このユニークな『カーテンの裏側を覗く』ことは、ブラックホールを覆い隠す物質の起源を正確に特定し、それがブラックホールを飲み込む様子をリアルタイムで追跡する初めての機会となった。」

アレクサンダー氏はエル・レグに対し、AT2019qizのスパゲッティ化の最初の兆候は近くの銀河の中心から出た明るい青い閃光だったと語った。

「青い光は、破壊の過程で加熱された高温ガス、つまり恒星の残骸の存在を知らせてくれます」と彼女は述べた。研究者たちは、AT2019qizを電波、可視光線、X線、紫外線など様々な波長で6ヶ月間観測した。彼らは、ブラックホールの饗宴の間に放出された放射線と、恒星が初めて飲み込まれた際に噴出する物質との関係を研究することができた。

「観測結果から、この恒星は太陽とほぼ同じ質量を持ち、その約半分を100万倍以上も質量の大きい巨大ブラックホールに奪われたことが明らかになりました」と、論文の筆頭著者でバーミンガム大学講師のマット・ニコル氏は述べています。残りの半分の質量は、ガス流となって周囲の宇宙空間に拡散しました。

「ブラックホールは『宇宙の掃除機』というイメージがありますが、実際には、重力潮汐力がブラックホールをバラバラに引き裂くほど強くなるには、星がブラックホールに非常に近づく必要があります」とアレクサンダー氏は語った。「銀河系のほとんどの星は、危険領域から遠く離れた安定した軌道を回っています。そのため、特定の銀河系では、星がこのようにバラバラに引き裂かれるのは1万年から10万年に一度程度です。」

科学者たちは、スパゲッティ化現象を分析することで、超大質量ブラックホールがどのようにして巨大な質量を獲得するのかという秘密を解明できる可能性があると考えています。「スパゲッティ化を研究することで、ブラックホールがどのように物質を吸収し、どのように周囲に物質を放出するのかをより正確に理解できるようになります」と彼女は結論付けました。®