NGC 1277 の怪物: 理論を覆すブラックホール

ブラックホール

ザブラックホール重力場が非常に強いため、星、惑星、物質、エネルギー、さらには光さえも、あらゆる形態の物質や放射線が逃げるのを妨げる巨大な物体です。 ブラックホールは一般相対性理論によって説明されます。 死んだ星の中心核が中性子星になるには大きすぎると、この神秘的な天体、ブラックホールが形成されるまで容赦なく収縮します。

恒星ブラックホールの質量は、数太陽質量から数十億太陽質量までの範囲に及びます。 これらは、大質量星の残骸が重力崩壊した後に誕生します。 18世紀にすでに暗黒星の存在を予言していた英国の物理学者、天文学者、地質学者がいた。ジョン・ミシェル（1724-1793）。 彼はメモの中で、星が大きくなりすぎると、重力の影響で光を引き寄せると書いています。しかし、彼の計算では、1立方センチメートルあたり180億トンに相当する星の密度が得られるため、これは存在できないと彼は結論づけています。

超大質量ブラックホールNGC 1277を発見

NGC 1277 は、地球から約 2 億 2,000 万光年離れたペルセウス星団にあるレンズ状銀河です。 1875年にアイルランドの天文学者によって発見されたローレンス・パーソンズ(1840-1908)、この銀河は、2012 年にその例外的に巨大な中心ブラック ホールが発見されて以来、特権的な研究対象となっています。 このユニークなシステムは、銀河形成の標準モデルに挑戦し、天体物理学者に銀河の進化を支配する極端なプロセスへのユニークな窓を提供します。

ブラックホールNGC 1277の優れた特徴

NGC 1277 の中心にある超大質量ブラックホールは、驚くべき特性を示します。

• 巨大な塊: 太陽質量 170 億 (±30 億) と推定
• 異常な比率: 銀河の恒星の質量の約 14% に相当します (通常は約 0.1% と比較)
• 拡張されたイベントホライズン：地球と太陽の距離の約400倍
• 降着ディスク: 並外れた質量にもかかわらず活動が低下

天体物理学的影響

NGC 1277 での超大質量ブラックホールの発見の天体物理学的意味は深く、銀河天体物理学のいくつかのパラダイムに挑戦します。

1. ブラックホールと銀河の共進化関係への疑問

標準モデルでは、銀河とその中心ブラック ホールは一緒に進化します。ブラック ホールの質量は、星の速度分散 (M-σ 関係)、バルジの質量、さらには回転楕円体の光度など、銀河の全体的な特性と相関しています。 しかし、NGC 1277 では、ブラックホールは恒星の質量の約 14% を占めますが、通常は約 0.1% ～ 0.5% です。この大きな不一致は、次のことを示唆しています。

• 銀河はその形成以来星の質量を失っています (「貧血」銀河)。
• ブラックホールが異常に早く成長したか、
• あるいは、古典的な共進化関係から逃れる遺存銀河のクラスが存在します。

2. 「巨大な原始」ブラックホールが存在する可能性

いくつかのモデルは、NGC 1277 のような銀河のブラック ホールが、銀河形成の最初の段階の非常に早い時期 (z > 2) で、急速な成長 (持続的な準エディントン降着、急速な合体など) に有利な非常に高密度な環境で形成されたであろうと示唆しています。 したがって、NGC 1277 には、それ以来比較的活動が活発ではないクエーサー時代の化石ブラックホールが存在する可能性があります。

3. 化石銀河: 若い宇宙の証人

NGC 1277 はコンパクトなレンズ状銀河で、星形成が非常に活発ではなく、古い恒星集団 (> 10 Gyr) とガスがほとんどありません。これにより、それは遺存銀河になります。

• z ≈ 2 以来実質的に進化していない、
• 大規模な銀河形成の時以来、合体したり、質量が大幅に増加したりしていません。

4. 極端なブラックホールの統計は過小評価されている

NGC 1277 のような他のコンパクトな古代銀河にも不均衡なブラック ホールが存在する場合、次のようになります。

• 局所宇宙におけるブラック ホールの質量密度の統計的推定 (Ω_B.H.）過小評価されている。
• これは、銀河系外の大規模な発生源からの重力波の検出予測に影響を与えます (たとえば、LISA による)。

5. 高曲率重力試験

NGC 1277 のブラックホールの極限質量 (最大 1.7×10¹⁰ M)_☉）これは、強い領域で一般相対性理論をテストするための候補になります。

• 中心に近い星のダイナミクスへの影響、
• 輝線の相対論的プロファイル (円盤が存在する場合)、
• 理論的なレンズ・ティリング歳差運動 (ここでは観察されていませんが、一般的な文脈では興味深いものです)。

観察方法

このシステムの研究は、いくつかの補完的な技術に基づいています。