天文学者が新たな低質量ブラックホールの発見に成功

●私たちが知らなかったブラックホールがあるかもしれません。

●天文学者たちは、宇宙で知られている最小のブラックホールよりも小さいブラックホールを発見しました。

●幅はわずか19キロで、質量は約3.3太陽質量です。

理論的には、ブラックホールの重さは22マイクログラム（プランク質量）にまで小さくなります。しかし、これまでに観測されたブラックホールのほとんどは、その数十億倍の質量を持っています。例えば、銀河の中心にある超巨大ブラックホールは、数十万から数十億太陽質量のオーダーで、ブラックホールの中でも最も大きなタイプです。

これまで天文学者が知っていた最小のブラックホールは、いずれも太陽質量の5〜15倍程度のものでした。しかし、状況はすぐに変わりそうです。

新しい研究によると、私たちが知らないブラックホールのクラスが存在する可能性があります。これらのブラックホールは、宇宙で知られている最小のブラックホールよりも数倍小さい可能性があります。

新たな方法でブラックホールを探す

天文学者たちは、ブラックホールや中性子星を長年にわたって探してきました。どちらの天体も、地球上の元素に関する重要な情報を提供してくれます。そのために、ブラックホールがどこにあるのか、どんな形をしているのかを明らかにする必要があります。

質量の小さいブラックホールは、連星系（2つの星がお互いに回っている状態）に存在することが多いことがわかっています。連星系の片方の星が燃料を使い果たすと、中性子星になるかブラックホールになるかのどちらかです。

通常、中性子星の質量は2.1太陽質量までです。太陽質量の2.5倍以上になると、ブラックホールになってしまうのです。

研究チームは、Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment（APOGEE）のデータを用いて、天の川の10万個の星から光のスペクトルを集めました。このデータは、他の天体（目に見えない伴星）の周りを回っている星を見つけるのに役立ちました。

研究者たちは、データを慎重に分析し、ブラックホールの周りを回っている可能性のある200個の星に絞り込みました。そして、全天自動超新星観測装置（ASAS-SN）を使って、それぞれの連星系候補の写真を何千枚も集めました。

驚いたことに、彼らは興味深い連星系（J05215658）を発見しました。巨大な赤い星が謎の物体の周りを回っているように見えたのです。計算の結果、この謎の物体は小さなブラックホールであることがわかりました。このブラックホールは、現在知られている宇宙最小のブラックホールよりもはるかに小さく、ほとんどの中性子星よりも大きいのです。

さらに、ガイア衛星とティリングハスト反射鏡エシェル分光器のデータと評価により、太陽の約3.3倍の質量を持つ低質量ブラックホールであることが確認されました。

どのくらい小さいか、なぜ重要か？

ブラックホールの幅はわずか19キロ。このブラックホールは、銀河系の主円盤の外縁に位置し、1万光年の距離にあります。このブラックホールの存在を確認するには、さらなる研究が必要です。存在が確認されれば、史上最小のブラックホールとなります。

この連星系をさらに分析することで、ブラックホールの質量などの情報を引き出したり、星の死後に影響を与える要因を解明したりすることができるかもしれません。

つまり、新しいクラスのブラックホールの集団を発見できれば、どの星が中性子星を形成し、どの星がブラックホールを形成するかを（より正確に）知ることができるようになるのです。