銀河中心から放り出された超大質量ブラックホール

【2017年3月28日 Hubblesite／ESA Hubble】

米・宇宙望遠鏡科学研究所のMarco Chiabergeさんたちの研究チームがハッブル宇宙望遠鏡で、やまねこ座の方向80億光年彼方に位置するクエーサー3C 186を観測したところ、この天体が銀河の中心から離れて存在していることが明らかになった。クエーサーは活発に活動するブラックホールからの放射が明るく見えているものだが、こうしたブラックホールは銀河の中心にあるはずなので、この天体は非常に奇妙だ。

クエーサー3C 186（提供：NASA, ESA, and M. Chiaberge (STScI/ESA)）

観測された銀河中の星の明るさ分布などを元にした計算結果によると、このブラックホールは銀河の中心から3万5000光年も離れていることになる。天の川銀河の中心から太陽系までの距離（約2万6000光年）よりも遠い距離だ。また、時速750万kmという猛烈な速度で移動していることも明らかになった。このままのスピードで動き続ければ、ブラックホールは2000万年ほどで銀河から脱出してしまうことになる。

画像を見ると、母銀河には弧の形をしたかすかな構造がある。これは2つの銀河同士の衝突によってできたものとみられ、3C 186と別の銀河が合体した可能性を示唆するものだ。ここから研究者たちは、銀河衝突に伴うブラックホールの合体で生じた重力波によってクエーサーが中心から動かされたのではないかと考えている。

2つの銀河が衝突合体を起こして1つの大きな楕円銀河になるとき、それぞれの銀河の中心にあった超大質量ブラックホールも合体して1つになる。その際、2つのブラックホールがお互いの周りを回りながら近づいていくのにつれて重力波が放出されるが、ブラックホールの質量が異なっていると重力波の方向が偏る。そして、ブラックホールが衝突して1つになり重力波の生成が止まったとき、最も強く重力波が放出された方向と正反対にブラックホールが弾き飛ばされることになる。

すべてのブラックホール合体で、できたブラックホールを反対方向へと動かすような不均衡な重力波が生成されるわけではなく、非対称性は合体前のブラックホールの質量や回転方向といった性質に依存する。今回こうした天体を観測できたのはとてもラッキーだったといえよう。

恒星質量ブラックホールの衝突が実際に起こる証拠は得られているが、超大質量ブラックホール同士の衝突については理解が進んでいない。研究チームの解釈が正しければ、この観測は超大質量ブラックホール同士が実際に合体し得ることを示す強力な証拠となるかもしれない。今後アルマ望遠鏡などによって、風変りな天体の特質がさらに調べられていくだろう。