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Astronomy Picture of the Day Archive APOD: 2008 August 11 - Black Hole Candidate Cygnus X-1


ブラックホールと考えられている、はくちょう座「キュクノスX-1(Cygnus X-1)」

のイメージ図だよ。このブラックホールの存在が知られたのは、同じ位置に

あるHDE226868という地球から6000光年離れた巨星を観測してわかったんだ。

この巨星のX線の強度は他の巨星と比較して説明できないほど強かったんだ。

またスペクトル線波長の時間変動(ドップラーシフト)ではこの巨星が互いの周

りを回る連星であることがわかった。でも太陽の6倍の質量を持っているこの

伴星には可視光域が見られない。そこでブラックホールの存在が示唆された

んだ。上の図では左に見えるのがHDE226868という名前の巨星で、右に見える

のがブラックホールだよ。



APOD: 2017 February 16 - The Tulip and Cygnus X-1

はくちょう座にある「チューリップ星雲」、この星雲は地球から8000光年離れた所にあり、その大きさは70光年の広がりを

持ちます。ブラックホール「キュクノスX-1(Cygnus X-1)」は、この星雲の右側に青い円弧のところだよ。 (大きな画像)




NGC1097の中の超巨大ブラックホールが銀河の中心を輝かせている。

NASA's Spitzer Images Out-of-This-World Galaxy


ろ座の方向約5000万光年の距離に位置する渦巻き銀河NGC1097にある

ブラックホールは、なんと天の川銀河の中心に存在するそれより約100倍

もある超巨大なものなんだ。質量は太陽の1億倍というけれどとても想像

さえ出来ないね。上の画像の中心にあるのがその巨大なブラックホール

だけど、その周りをリング状に取り巻く星たちの中では、外側から流れこん

でくる物質のため、爆発的な星形成が進んでいると考えられていると考え

られている。



APOD: 2013 November 14 - The Jets of NGC 1097

(大きな画像)




M87銀河の中心(ブラックホール)から遷光速で吹き出すジェット

ハッブルスペース望遠鏡最新画像のページ


まずブラックホールとは何だろう。このことから話しを始めようね。太陽の質量の30倍以上もある

恒星が死に向うとき、それは赤色超巨星を経て超新星爆発を起こすんだ。この時、星の中心部は、

一瞬のうちに内側に向って縮み、光さえ抜け出せないほど想像を絶する重力に支配されてしまうん

だ。この重力がどれほどの凄いものか次のたとえで考えて見ようね。太陽や地球はブラックホール

になることは出来ないけれど、もし無理矢理ブラックホールにしようとすれば、地球を直径約2cmの

ボールに、太陽は直径3kmに押しつぶさなければならないんだ。ピンポン玉よりも小さいボールが

地球と同じ質量を持つことになるんだね。如何に想像を絶する世界か少しは理解できたかな。では

どうしてブラックホールであるかどうかがわかるのだろう。この光さえ抜け出すことが出来ない世界

の存在に何故天文学者は気づいてきたのか。それはブラックホールの近くにある星からの情報で

わかるんだ。ブラックホールの近くの星は、その巨大な重力により吸い込まれてしまう。実はこの時、

この恒星の外層のガスは円盤状に回転しながらブラックホールに落ち込んでゆくんだけど、このガス

はとてつもない高温になっており、独特のX線を出すんだね。この独特のX線を見つけるということ

は、即ちそこにブラックホールがあるという証拠になるんだ。ところで、私たちの銀河系の中心にも

ブラックホールがあるんだよ。太陽の質量の200万倍という巨大ブラックホールの存在は以前から

言われていたけれど、その正確な場所が特定されたんだ。場所は「射手座A」のすぐ近くだ。この

「射手座A」と呼ばれる電波源の近くにある3つの星の位置変化を4年間かけて観察した結果、これ

らの3つの星はブラックホールの周囲を周回しており、それらの速度の変化を精密に求めたところ、

これまで考えられていたブラックホールの位置と完全に一致し、改めてそれが証明されたんだ。さて

それでは上の画像を見ていこうね。


宇宙のサーチライトのような M87からはじき飛ばされているジェットの画像だよ。おとめ座に位置

するM87は、地球から6300万光年も離れている楕円銀河だけど、この銀河を約1000個の球状

星団が取り囲んでいるんだ。それがこの画像の中では黄色いもやに光る、星のように見えるものな

んだ。何十億もの星たちの輝きがこの画像に映っているけれど、何しろ6300万光年も離れている

から、詳しく分解することは出来ないんだよ。さて、左上にとても輝いている光はM87の中心を形

作るとても大きな球状星団なんだ。そしてこの中にはなんと、私たちの太陽の質量の30億倍程度の

超巨大なブラックホールが存在しているんだ。このブラックホールから光速に近い速度の宇宙ジェッ

トがはじき飛ばされている。このジェットの長さは5000光年と言われており、この銀河から延びる

奇妙な直線状の光に気付いたのが1918年のことなんだよ。その後電波天文学が発達するように

なって初めて、M87から電子や陽子がはじき飛ばされているものだとわかったんだよ。でも何故

ブラックホールからジェットが出ているのだろう。これは私にはとても難しすぎてさっぱりわからない。

科学者たちはブラックホールの周囲にはねじれた強力な磁気圏があり、高密度のプラズマ雲が渦

巻き、そのプラズマ雲内の電子などがブラックホールの磁気圏との干渉により加速され吹き出して

いると考えられている。このような現象の過程を「シンクロトロン放射」と言われているんだ。この

M87という銀河の中心部のガス全体が秒速550kmという高速度で回転しているんだけど、その

ガスの中に超巨大なブラックホールが存在している証拠が発見されおり、おとめ座Aという電波源

としても良く知られているものなんだ。さて、ここでとても有名な銀河ケンタウルス座Aを見てみよう

ね。下の画像がそれなんだけれど、左側がケンタウルス座Aで右側がその中心部を拡大したもの

だよ。このケンタウルス座Aは地球から1000万光年離れている銀河だけど、この中心部に巨大

なブラックホールがあることが明らかとなったんだ。暗黒帯の縁の青白い点は生まれたての青白

い恒星からなる星団だ。またこのケンタウルス座Aは、小型の渦巻き銀河と大型の楕円銀河が衝

突したものと考えられているんだ。


 





ESOhttp://www.eso.org/


2010年7月、ヨーロッパ南天天文台(ESO)の大型望遠鏡(VLT)とNASAのX線天文衛星

チャンドラが、ちょうこくしつ座の方向約1200万光年の距離に位置する渦巻き銀河NGC

7793の外縁部にある恒星質量ブラックホールを観測したんだけれど、これはその観測

結果から得られた想像図なんだ。研究チームの英・ロンドン大学 マラード宇宙科学研究

所のRobert Soria氏は「ブラックホールの大きさに対するジェットの長さに驚きました。た

とえば、ブラックホールの大きさをサッカーボールくらいとしましょう。すると、ジェットは、

地球を超えて、冥王よりまだ先にまで伸びていることになるのです」と話しているけれど、

ブラックホールに近い領域で起きたエネルギーが如何に凄まじいものであるのか、この

このジェットが物語っているんだね。


 





ESA: Raging storms sweep away galactic gas


2011年5月に赤外線天文衛星「ハーシェル」が撮影した銀河から噴出す分子ガスの姿だよ。

このガスは秒速1000km以上というすさまじい速さで、年間に太陽質量の1200倍ものガスが

噴き出ているというんだ。何故このようなガスが銀河から噴出しているのか、それはブラック

ホールの存在が考えられている。小さい銀河同士が合体すると、それぞれのブラックホール

も合体し活発化するんだけれど、この巨大化したブラックホールに物質が引きこまれる際に

出たエネルギー放射が分子ガスを噴出させているんだ。しかし、これだけの多量のガスが放

出されると星生成が止まり、古い星ばかりの銀河になるかもしれないと考えられている。


 





上の画像は、電波望遠鏡で観測したジェット流と可視光を合成したもので、ジェット流が

左上から右下に広がっているのがわかるよね。そしてこの中央に太陽の10億倍の質量

もの巨大ブラックホールがあると考えられているんだけど、その正確な質量はブラック

ホール近くのガスの速度を測定しなければならないんだ。


 



ESA News:
ESA's high-energy observatories spot doughnut-shaped cloud with a black-hole filling


この画像は、大質量のブラックホールを取り囲んでいると考えられる数百光年サイズ

のドーナツ状のガス雲(トーラス構造)が高い精度で観測されたんだけど、その想像図

なんだ。このブラックホールが存在するのは、6500万光年離れたわれわれの近傍銀河

の1つで、おとめ座にあるNGC 4388。この超巨大ブラックホールは高温の薄い降着ガス

円盤に取り囲まれていて、さらに外側はドーナツ状のトーラス構造になっているらしんだ。

この観測は、ESA(ヨーロッパ宇宙機関)のX線宇宙望遠鏡XMMニュートンとガンマ線観

測衛星インテグラルによるもので、降着円盤から放たれるX線とガンマ線がトーラスを

貫通してきたものを捉え観測したものだよ。


 





上の画像はケンタウルス座Aの巨大ブラックホールの模式図だよ。この図を見ると、

巨大なガス円盤の中央のブラックホールから強力なX線が放射されているのが良く

わかると思うし、ケンタウルス座A(NGC5128)の全体の構造も理解できるね。


 





SLAC国立加速器研究所がシュミレーションした初期のブラックホールの姿。一見ブラックホール

というと周辺の物質を全て取り込んで急速に成長していくというイメージがあるけれど、スーパー

コンピューターが解析したところ、初期のブラックホールは実に上の画像のようになるらしいんだ。

この初期ブラックホールが放つ強烈な光と恒星風で、周囲のガスは吹き飛ばされてしまい、その

周囲には取り込む物質が残っていないといわれているんだ。このような状態が数千万から数億

年間も続き、その成長率は1億年間で1パーセント以下と言われるている。実はブラックホールは

静かにゆっくりと成長していくのではないかと考えられている。


 



Chandra Photo Album 2005年10月
Sagittarius A*: Stars Surprisingly Form in Extreme Environment Around Milky Way's Black Hole



これはNASAのチャンドラX線観測衛星によって撮影されたものだ。左は私たちの

天の川銀河の中心のX線画像で、右はいて座Aをとりまく円盤のイメージ図なん

だ。このいて座Aは、天の川銀河のまさに中心に位置する巨大ブラックホール

と考えられている天体で、ブラックホールの王様と言っていいほどの桁違いの

大きさなんだ。そんな巨大なブラックホールは、周りの空間にある星の誕生に

必要なガスは全て吸い込まれてしまうと考えられているけれど、でも実際に

観測してみたら違っていたんだ。このいて座Aから1光年も離れていない位置

に大質量の星がいくつか存在することがわかったんだね。これはいて座Aをと

りまく高密度な降着円盤が、巨大ブラックホールの及ぼす潮汐力を相殺して星

の誕生が可能となったというもので、「円盤のゆりかご説」と呼ばれている。

ある意味で、巨大ブラックホールがあったからこそ大質量の星が沢山誕生して

きたのかも知れない。


 




2012年12月7日、フェイスブック(http://www.facebook.com/aritearu)に投稿した写真です。



(大きな画像)

ベルセウス座銀河団(写真は他のサイトより引用)



ベルセウス座銀河団(Abell426)は、地球から2億2000万光年離れたところにありますが、この銀河団が

位置するペルセウス座は皆さんご存知のカシオペヤ座に近いところにあります。



以前も投稿しましたが、このペルセウス座にある裸眼でも見ることができる星・アルゴルは、明るさを変

える星だったため古代のアラビア人は「悪魔の星」と呼んでいました。



この「悪魔の星」を美しい物語に変えたのは、約220年前に22歳の若さでなくなったグッドリックでした。



ろうあ者だったグッドリックは、このアルゴルの変光を追い続け、暗い星がアルゴルを公転していると

推察したのです。



写真のペルセウス銀河団はこの「美しい星」アルゴルの近くにありますが、望遠鏡でしか見ることができ

ません。



ところで、写真中央に見える(私は何処だかわかりません)小さな銀河NGC1277に、この銀河全体の

14%にも及ぶ超大質量ブラックホールが見つかったそうです。



私たちの天の川銀河の10分の1しかないNGC1277なのですが、普通の銀河におけるブラックホールの

質量は0.1%だけに対し、この銀河は14%も占めてしまいます。



太陽170億個分の質量を持つNGC1277のブラックホールの吸い込み口は、太陽系にあてはめると海王

星の太陽周回軌道の11倍以上にも及びます。



米天文学者は、「本当に風変わりな銀河。ほとんど全てがブラックホールでできている。銀河系とブラック

ホールの新分類に属する最初の天体かもしれない」と話しましたが、ひょっとしたら史上最大のブラック

ホールかも知れないとも言われています。



しかしペルセウス座銀河団、その姿はまるで宝石をちりばめたような美しさですね。



☆☆☆☆




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