若いホットブルースター–超大質量ブラックホールが話しました。銀河を離れる時が来ました。 1つの星は超巨大ブラックホールの周りの楕円軌道に置かれ、もう1つの星は銀河のすぐ外に蹴られます。ハーバードスミソニアン天体物理学センターのウォーレンブラウン博士は、最近2つの追放された星を生み出した天文学者の1人でした。
インタビューを聞く：銀河系亡命者（6.2 MB）
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フレーザー・ケイン：あなたが観察した星と、それらが私たちの銀河から追い出された経緯について教えてください。
ウォーレンブラウン博士：私たちが発見したのは、銀河の中で実際に星を見たことがないような速度で移動している、天の川の遠く離れた領域にある2つの星、少なくとも銀河中心の外側の星です。これらの星が銀河の中心から数十万光年離れていることを除いて。それでも、それらの速度のもっともらしい説明は、それらが銀河の中心にある超巨大ブラックホールによって放出されたということです。
フレーザー：それで彼らは超大質量ブラックホールに近づきすぎて一種の追い出されたのですか？
ブラウン：ええ、だからここに写真があります。このシナリオでは3つの天体が必要です。天文学者は、これが発生する最も可能性の高い方法は、星のペアがある場合であると言います。ご存知かもしれませんが、空の半分の星のようなものは実際にはペアを含むシステムであり、時にはより多くの星です。そして、何らかの理由で超大質量ブラックホールに近づきすぎて緊密に結合された星のペアがある場合、ある時点で、ブラックホールの重力が星のペア間の結合エネルギーを超え、それらの星の1つを引き離します。それは一方の星を捕らえますが、もう一方の星はペアの軌道エネルギーでシステムを離れます。そして、それはあなたがこの速度の追加のブーストを得る方法です。超大質量ブラックホールは、基本的に1つの星のバインドを解除し、それを捕らえ、もう1つの星に、以前のペアが持っていたエネルギーの全量を残すことができるということです。そして、その星は銀河からすぐに放出されます。
フレーザー：通常の単一の星が近づきすぎると、放出されるエネルギーがなくなります。星がブラックホールに近づきすぎて、軌道の方向が変化するシミュレーションをいくつか見たと思いますが、それでも軌道を回っています。
ブラウン：確かに、それは木星か何かの周りをパチンと打つ宇宙船のようなものだと想像できるでしょう。軌道を変更して速度を上げていると想像できます。しかし、銀河には、3〜4個の太陽の大質量星の質量でこれほどの速度を獲得するメカニズムはありません。私たちが見る速度を作成するには、3つのボディの相互作用が必要です。そして私たちが観察するのは、私たちに対する彼らの動きです。彼らは時速約100万から150万マイルの速度で私たちから遠ざかっています。
フレーザー：彼らが分裂に会いに来たとき、星はどれくらい速く進んでいましたか？
ブラウン：よくわかりません。彼らがブラックホールを通り過ぎるその瞬間の直前、おそらく10倍の何かでしょう。もちろん、ブラックホールのその重力ポテンシャルをそのままにしておくと、それらはかなり突然遅くなります。彼らの最終的な脱出速度は、私たちが現在観測しているものです。時速百万マイルのオーダーです。そして、それは私たちの銀河から完全に脱出するために必要な速度の2倍をはるかに超えています。これらの星は本当に亡命者です。彼らは銀河から追放されており、二度と戻って来ることはありません。
フレーザー：そして、1つの星が追い出されます。他の星はどうなりますか？
ブラウン：それは興味深い質問です。実際、一部の理論家が書いた理論論文では、中央の巨大ブラックホールの周りの非常に長い楕円軌道にあるこれらの星が、私たちが発見したこれらのいわゆる超高速星の元の仲間である可能性があると示唆されています。そして、それはあなたが期待するような軌道です。星がブラックホールにまっすぐ落ちるほど運が悪い場合を除いて、少しでも見落とすと、中心の巨大なブラックホールの周りを非常に長い楕円軌道に乗って回転します。
フレーザー：ペアはどこから始まったのですか？これは、近くのいくつかの連星に影響を与える可能性のある運命ですか？
ブラウン：ええ、それは実際には全体像に到達します。銀河中心は興味深い場所です。若い星がたくさんいます。銀河で発見された最年少の巨大な星団の3つは、銀河中心のすぐ近くからやって来ました。そして、それらは銀河で最も重い星のいくつかを含んでいます。だから、あちこちを回っている若い星がたくさんいます。問題は、地球を太陽のように周回するように、単にその周りを周回するのではなく、どうやって星の軌道を微調整して、超巨大ブラックホールに向かってまっすぐに発射するかです。それは未解決の問題です。そして、これらの超高速星が発見したことの1つは、おそらくそのメカニズムがどのように機能するかについてのヒントを与え始めています。たとえば、1つのアイデアは、これらの星団で観察したことです。おそらく動的摩擦により、他の星に遭遇すると、ブラックホールのある銀河中心に向かってゆっくりと沈んでいく可能性があります。そして、それが起こっていたとしたら、突然、その巨大なブラックホールのすぐ近くにたくさんの星があったと想像できます。あなたはこれらの超高速星のバーストを得ることができました。排出する星にはさまざまな種類があります。それでも、私たちがすべて観察している星は、銀河中心からの移動時間が異なります。これは示唆に富むだけですが、すでに超大質量ブラックホールと相互作用している星の歴史について何かを言うことができるようになっています。これまでのところ、星団が銀河の中心に落ちている証拠はありません。
フレーザー：星が生まれてゆっくりと沈んでいくコンベヤーベルトのようなものがあるかもしれません。その後、接近しすぎて追い出されます。
ブラウン：ええ、それは一種のアイデアです。そのコンベヤーベルトを機能させるには、そのコンベヤーを機能させるために、星団のようなある種の巨大な場所が必要です。巨大なブラックホールに向かって何かを沈めることができるようにするため。巨大なオブジェクトが大量の巨大なオブジェクトに遭遇すると、それほど大きくないオブジェクトはもう少し多くのエネルギーを放出する傾向があることがわかります。巨大な物体、この場合は星団として、エネルギーを失い、その軌道は崩壊し、銀河の中心に近づきます。
フレーザー：見つけた星の数が少なく、銀河内の星の数が多いため、これらの連中を追跡するのはかなり困難な作業であったに違いありません。どの方法を使用しましたか？
ブラウン：ええ、それは今回のエキサイティングな結果の1つです。 1年前の最初の発見は、最初の超高速星の後、偶然の発見でした。そして今回は積極的に探していました。そしてトリックは、これらのものは非常にまれであるべきであるということでした。理論家は、銀河全体にこれらの星がおそらく千個あると推定しています。そして銀河には1000億個を超える星が含まれています。したがって、私たちはそれらをさらに見つける可能性がかなり高い方法を探す必要がありました。そして私たちの戦略は2つありました。 1つは、天の川の郊外に、主に古い矮星が含まれていることです。太陽のような星、または赤い星。若くて青い巨大な星はありません、そしてそれは私たちが探すことに決めた種類の星です。若くて明るい星なので、遠くから見ることができますが、銀河のはずれにそのような星があるべきではありません。そして、戦略の他の部分は、かすかな星を探すことでした。遠くに行くほど、対処しなければならない背景の銀河の星が少なくなります。そして、銀河を周回している別の星とは対照的に、これらの超高速星に遭遇する可能性が高くなります。
フレーザー：そして、あなたが実際に星が動いている速さを伝えるために使用する方法は何ですか？
ブラウン：そのためには、星のスペクトルをとらなければなりませんでした。アリゾナの6.5 MMT望遠鏡を使用して、星を候補星の1つに向け、その星からの光を取り、それをレインボースペクトルに入れ、そのスペクトルの写真を撮りました。そして、恒星の雰囲気の中の要素が指紋として機能します。水素やヘリウムなどの元素による吸収線が見えます。そして、これらの波長の動き、ドップラーシフト（この場合は赤のシフト）を使用して、星がどれほど速く私たちから遠ざかっていたかを教えてくれました。そして、私たちのサンプルのほとんどの星は通常の銀河の星でした。彼らはかなり遅い速度で動いており、その中の2つはたまたまかなり速く進んでおり、それが今発表した2つです。
フレーザー：そして、これは星の形成や銀河の中心について何を教えてくれると思いますか、または…
ブラウン：ええと、それは今回の話の中で実際に興味深い部分です。これらのサンプルが実際にできたので、これらは本当に新しいクラスのオブジェクトであり、これらの超高速星です。銀河の中心である、それらがどこから来たのかについて何か言い始めることができます。これらの星は、銀河の中心部で起こっていることについての話を私たちに伝えるのに非常に適しています。彼らの旅行時間は、歴史、何が起こっているか、そして私たちが見ている星の種類について何かを教えてくれます。この場合、これらの若い青い星、これらの3〜4個の太陽質量星は、天文学者がB型星と呼んでいます。私たちが調査領域で2つ見たという事実は、空の約5％について実施したものであり、銀河で見られる星の平均分布と一致しています。しかし、これらの星団の多くがあなたが銀河の中心で見るものと矛盾しています。だから、あなたが見ている星のタイプの事実だけが、銀河から撃たれたものの人口について私たちに伝え始めています。この場合、それはこれらの超巨大星団ではなく、銀河をさまよっている平均的な星のように見えます。
フレーザー：なんらかの超ハッブル望遠鏡を自由に使えるとしたら、何を探したいですか？
ブラウン：ああ、私たちはこれらの星の空の動きを探したいのですが。つまり、最小速度かどうかはすべてわかります。私たちが測定できる唯一のことは、私たちに対する視線の速度です。私たちが知らないのは、空の平面に速度があること、いわゆる適切な運動です。これらの星が動くのを見るのに3〜5年の基準がある場合、ハッブルでそれを行うことが可能です。非常に小さな動きになるはずです。あなたが超ハッブルを持っていたら、おそらくあなたはそれを一年で見ることができたでしょう。知っておくととても面白いでしょう。これらが実際に銀河の中心から来ていること、そしてどこか他の場所から来ているのではなく、それらの軌道からもわかることでしょう。それらがどのように移動するかを正確に知っている場合、銀河の中心からの直線からの逸脱は、銀河の重力が時間の経過に伴ってその軌道にどのように影響しているかを示します。そして、それは知っておくのもとても興味深いことです。
フレーザー：そうです、それは暗黒物質の分布をプロットするのに役立ちます。
ブラウン：その通りです。したがって、天文学者は暗黒物質の存在を推測します。星が銀河を予想以上に速く周回しているのが見えます。それは、それらの軌道にそれらを保持することを説明できない質量があるように見えるからです。そして、この暗黒物質は、それが銀河の周りにどのように分布しているかを理解するのが困難です。しかし、これらの星はすでに銀河の郊外にあり、銀河を通過するにつれて、これらの星々が銀河を通過するにつれて、この摂動、暗黒物質のこの引力が徐々に増加します。つまり、彼らは実際に軌道上でこの暗黒物質の分布を測定しています。したがって、星のサンプルのそれらの動きを測定できれば、それは実際に暗黒物質が銀河の周りにどのように分布しているかについてのハンドルを与え始めます。
