これまでで最も巨大なブラックホールの新記録があります：400億の太陽の質量

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天文学者たちは、エイベル85銀河団に400億の太陽質量ブラックホールを発見しました。彼らは超大型望遠鏡（VLT）でのスペクトル観測を使用して巨大生物を発見しました。ブラックホールの直接質量測定はわずかであり、地球から約7億光年のところ、これは最も遠いものです。

Abell 85クラスターの内側には、最も明るい銀河（BCG）であるHolm 15Aがあります。つまり、Abell 85クラスターの中で最も明るい銀河です。ホルム15Aの中心は、銀河自体が非常に明るく、全体で2兆の太陽質量の目に見える星の質量がありますが、拡散していて非常に暗くなっています。この明らかな矛盾は、マックスプランク地球物理学研究所（MPE）とミュンヘン大学天文台（USM）の研究者の目に留まりました。

新しい研究は、MPEの科学者イェンス・トーマスが主導した。 Holm 15Aの拡散中央領域は、大マゼラン星雲とほぼ同じ大きさであり、トーマスや他の天文学者は、これが巨大なブラックホールが存在する手掛かりであると考えていました。チームは、VLTのMUSE分光計とUSMウェンデルシュタイン天文台のデータを使用して、この広大な拡散地域を調査しました。

プレスリリースでトーマスは次のように述べています。「超大質量ブラックホールの直接質量測定は数ダースしかなく、そのような距離でこれまで試みられたことはありません。しかし、この特定の銀河のブラックホールのサイズについてはすでにある程度の考えがあったため、試してみました。」

両方の望遠鏡からのデータにより、チームは銀河の中心の周りの恒星の動きに直接基づいて質量推定を行うことができました。データが入ったとき、400億の太陽質量超大質量ブラックホールが明らかになり、既知の宇宙で最も巨大なブラックホールになりました。

「これは、恒星の質量や星の速度分散などの間接的な測定から予想される数倍です」と、MPEの上級科学者でLMUの講師であるRoberto Saglia氏は述べています。

Holm 15Aの中心は非常に低く、拡散した表面の明るさです。他の楕円銀河よりもはるかに暗いです。これは、この巨大なものを生み出した合併の間に、多くの星が中心から追い出された手がかりです。 LMU博士課程の学生であるKianusch Mehrganが、この研究の一部のデータの分析を支援しました。同じプレスリリースで、メルガン氏は次のように述べています。「内部コアの光プロファイルも非常にフラットです。これは、以前の合併での相互作用により、中心にあるほとんどの星が追放されたに違いないことを意味します。」

Holm 15Aは、Early Type Galaxy（ETG）です。広く受け入れられている見解では、これらの種類の巨大銀河のコアは、「コア精錬」と呼ばれるプロセスによって形成されます。 2つの銀河が結合すると、それらのブラックホールも結合します。これらすべての重力相互作用は、星にパチンコ効果を与え、それらをコアから放出します。コアにガスが残っていないため、新しい星は形成されず、この枯渇したタイプのコアにつながります。

実際、Holm 15Aのライトプロファイルは、結合した2つの楕円銀河が、以前の結合でコアがすでに枯渇していることを示しています。そのため、枯渇し、拡散し、巨大なコアが巨大なブラックホールが中心にあるという手がかりとなりました。

「銀河合併の最新世代のコンピューターシミュレーションは、実際に観測された特性にかなりよく一致する予測を私たちに与えました」と動的モデルを提供したイェンストーマスは言いました。「これらのシミュレーションには、星とブラックホールバイナリ間の相互作用が含まれますが、重要な要素は、すでにコアが枯渇している2つの楕円銀河です。これは、光のプロファイルの形状と星の軌道が、この銀河のコア形成の特定の状況、および他の非常に巨大な銀河に関する貴重な考古学的情報を含んでいることを意味します。」

ライトプロファイルとブラックホールの質量の関係は、ブラックホールの理解を深め、それらの質量を測定する新しい方法につながる可能性があります。

ほとんどの超大質量ブラックホールは遠すぎて直接測定できません。しかし、この研究は明るさと質量の新しい関係を指摘しています。 2つのブラックホールが合流するたびに、質量は増加しますが、新しい星の形成に必要なガスが不足していると仮定すると、星は放出され、銀河のコアはより暗くなります。

チームはモデルを開発し続けるつもりであり、ブラックホールの質量を測定するだけではないかもしれません。彼らの論文では、「私たちの結果は、中心の光プロファイルの正確な形状と、中心の恒星軌道の分布の詳細が、非常に巨大な銀河の融合の歴史に関する貴重な情報を含んでいることを示唆しています」と述べています。

ほとんどのブラックホールの質量は、銀河の中心に近い星の動きを測定することによって決定されます。非常に遠い銀河では、それらの星の動きを決定することはできません。しかし、光と質量の間のこの新しい関係は、より遠いブラックホールの質量を測定するための基礎を形成する可能性があります。著者が論文で述べているように、「コア銀河では、ブラックホールの質量は中心の恒星の表面の明るさと中心の恒星の質量密度に反比例します（Holm 15Aを含む）。ここでは、この相関関係を初めて示します。」

その相関関係が成り立つ場合、この400億の太陽質量ブラックホールが抑制され、新しい、さらに大規模なブラックホールが発生するのは時間の問題かもしれません。