「さまようブラックホール」は地球に衝突するのでしょうか？

最近、ハッブル宇宙望遠鏡によって「さまよう」超大質量ブラックホールが捉えられました。研究者たちは、複数の可能性のあるシナリオを分析した結果、最も適切な説明は巨大なブラックホールが銀河から急速に遠ざかっているというものであるはずだと考えている。

「これまでの恒星質量の『さまようブラックホール』の発見とは異なり、これは銀河の中心から放出された超大質量の『さまようブラックホール』の初めての観測的証拠となるはずだ。」国立天文台の研究員、郭立軍氏はサイエンスタイムズに語った。

ほぼすべての銀河の中心には、超大質量ブラックホールが存在します。アインシュタインの相対性理論における天体として、ブラックホールは捉えにくいことで有名です。 「さまようブラックホール」はさらに孤独な存在です。科学者たちは、星間空間には多くのブラックホールが「さまよっている」とずっと信じてきたが、確かな証拠は見つかっていない。

ブラックホールはなぜさまようのでしょうか?

宇宙には恒星質量のブラックホールと超大質量ブラックホールが存在します。前者は一般に太陽の3～100倍の質量を持ち、後者は一般に太陽の100万倍以上の質量を持ち、銀河の中心に存在します。

「恒星質量ブラックホールは、重力に抵抗する力がないため、大質量の恒星が核燃焼の終わりに崩壊するときに主に形成されます。超大質量ブラックホールの形成メカニズムはより複雑で、一般的には、他の中質量ブラックホールが合体、集積、その他のプロセスを通じて徐々に成長することによって形成されると考えられています。」上海天文台の研究員謝富国氏が記者団に語った。

ブラックホールがなぜ「さまよう」のかという点について、謝富国氏は、2つのブラックホールの合体によって生じる重力波の放射によって合体したブラックホールの速度が増す可能性がある、あるいは3つのブラックホールが相互作用すると、そのうちの1つのブラックホールの速度も増す可能性があると説明した。速度が少なくとも秒速数百キロメートルに達したときにのみ、ブラックホールは銀河の重力から完全に解放され、「さまようブラックホール」としての旅を始めることができます。 「『徘徊』の場所は、走る速さと走る時間によって決まる」と謝富国氏はさらに説明した。

これはGou Lijun氏の見解と一致しています。 「超大質量ブラックホールが銀河の中心から脱出する方法はいくつかあるが、最初のステップは常に銀河の合体であり、合体残骸の中心に連星系が形成されることになる。」郭立軍氏は、今回発見された超大質量ブラックホールの特別な点は、もともと同程度の質量を持つ「伴星」のブラックホールが存在し、連星ブラックホール系に属していた可能性がある点だと述べた。 3 番目のブラックホールは、連星ブラックホールが合体する前に銀河の中心に到達しました。 3つの天体の作用により、最も質量の小さいブラックホールの1つが非常に速い速度で放出され、「放浪」生活が始まりました。

「さまようブラックホール」の正体を特定する方法

広大な宇宙の中で、真っ黒な物体をどうやって発見できるのでしょうか？

「超大質量ブラックホールの場合、研究者は周囲の発光ガスから中心ブラックホールの質量を推測することができます。」郭立軍氏は、ガスの中心にブラックホールがあると推測する理由は、その密度が十分高いためだと述べた。

研究により、この超大質量ブラックホールの「尾」は星によって形成された光の帯であり、星の列が並んでいるものであることが判明した。ブラックホールは極めて強い重力を持っているため、近くの物質をブラックホールに向かって集める可能性があり、また、超大質量ブラックホールの重力によって一部の星雲が急速に凝縮し、星の形成が加速される可能性があります。同時に、ブラックホールは秒速約1,600キロメートルの速度で移動している可能性があると推定されています。

そのため、研究者たちは、これはブラックホールの合体によって引き起こされた放出であるはずだと考えています。この考えが検証されれば、超大質量ブラックホールが銀河の中心から脱出できることを人類が明確に確認するのは初めてとなる。

これは、天の川銀河の恒星の「さまようブラックホール」が発見された方法とは異なります。郭立軍氏は、ブラックホールは見たことがないが、遠くの天体に対するブラックホールの重力的な引力、つまり重力レンズを観測できると紹介した。

アインシュタインの一般相対性理論では、質量の大きい物体は時空に曲率を引き起こし、重力レンズ効果と呼ばれるプロセスで物体付近の光を曲げると仮定しています。イギリスの天文学者エディントンは皆既日食を観測する実験でこの現象の存在を証明した。

「重力レンズ効果は孤立したブラックホールを見つける方法です。」謝富国氏は、ブラックホールは周囲の時空を変化させ、伝播する光の曲がりや増幅を引き起こすと述べた。遠くの天体が動いていて、視線上でその天体と地球の間にブラックホールがある場合、重力レンズ効果が発生します。

太陽系には超大質量の「さまようブラックホール」は存在しない

「地球に最も近いブラックホールは約3,000光年離れていることがわかったので、ブラックホールが地球に与える影響はほとんどない。」郭立軍氏は、今回発見された超大質量ブラックホールは地球から約75億光年離れた矮小銀河RCP28に存在すると述べた。

謝富国氏の意見では、天の川銀河（少なくとも太陽系の周囲）には、今回発見されたような「さまよう」超大質量ブラックホールは絶対に存在しない。天の川銀河には恒星質量ブラックホールが多数存在します。確率は非常に低いですが、これらの恒星質量ブラックホールが太陽系を訪れる可能性はあります。

「人類は、いかなる『さまようブラックホール』が太陽系を訪れることも決して歓迎しません。なぜなら、それは太陽系の重力場の構造に深刻な影響を及ぼし、太陽系内のすべての天体の運動軌道を混乱させるからです。」謝富国氏は、地球の軌道が楕円形になり、1年が365日をはるかに超えるようになり、同時に赤道や北極、南極の位置に地球を揺るがすような変化が起こるかもしれないと推測した。