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最終更新日:2025年10月15日

いて座A*: 銀河ブラックホールの観測と謎

いて座A*

いて座A*の紹介

位置と質量

いて座A*(Sgr A*)は、天の川銀河の中心、いて座の方向にある超大質量ブラックホールです。その質量は約4.1 × 106太陽質量と推定され、シュバルツシルト半径は約1720万キロメートルです。このブラックホールは、数パーセクの範囲内で周囲の星やガスの運動を支配し、銀河バルジと呼ばれる領域を形成しています。

直近の環境

Sgr A*は、銀河バルジの中心星団と呼ばれる高密度の星の領域と、高温のガスや塵からなる降着円盤に囲まれています。この領域での重力的および磁気的な相互作用は、電波、赤外線、X線帯域で強い電磁波を放射します。このシステムは、極限環境下での一般相対性理論の予測を検証し、超大質量ブラックホール周辺の降着過程や重力相対論を研究するためのユニークな自然実験室となっています。

観測と測定方法

星の追跡

Sgr A*の性質は、主に銀河中心近くの星の軌道を追跡することで研究されてきました。赤外線での適応光学技術や、超長基線電波干渉法(VLBI)を用いた電波観測が行われています。ESOの超大型望遠鏡(VLT)やケック天文台などの機器は、これらの星の位置と速度をミリ秒角の精度で測定し、Sgr A*の質量と位置を高い信頼性で推定することを可能にしました。

降着円盤と電磁波放射

電波およびサブミリ波観測により、非常にコンパクトな降着円盤が明らかになりました。この円盤では、重力によって加熱されたガスや塵が可変的な放射と散発的なフレアを放出しています。これらのフレアは、事象の地平線近くでの磁気リコネクションやプラズマの不安定性に関連していると考えられています。チャンドラやXMM-ニュートン衛星によるX線観測は、数分から数時間のタイムスケールで放射の変動を追跡し、Sgr A*周辺のガスの動力学と密度に関する追加の制約を提供しています。

組成と分光学

赤外線分光法を用いた追加観測により、ブラックホール周辺のガスや星の化学組成と温度分布が測定され、降着の歴史や銀河バルジでの星形成に関する貴重な手がかりが得られています。

いて座A*の主な性質

いて座A*の主要特性と観測
特性値 / 観測方法コメント
質量4.1 × 106 M☉近傍星の軌道追跡星の重力から中心質量を正確に測定
太陽からの距離約 8.2 kpc (26,700 光年)視差と星の軌道天の川銀河内の銀河中心位置を特定
シュヴァルツシルト半径約 1,720 万 km質量から理論計算事象の地平線のスケールを定義
スピン(角運動量)中程度から高速と推定X線・降着円盤の解析円盤や近傍星の動力学に影響
電波・X線放射急速変動、突発フレアVLBI、VLA、Chandra、XMM-Newton観測降着円盤活動およびプラズマ・磁場相互作用を示す
変動タイプ突発的・準周期的フレアX線・赤外線光度測定事象の地平線近くのプラズマ不安定性に関連
近傍星の速度最大 10,000 km/s赤外線での軌道追跡質量や重力分布を制約
降着円盤コンパクト、高温、変動あり電波・サブミリ波観測、赤外線分光変動放射とプラズマ加熱の源
ガス組成水素、ヘリウム、微量金属赤外線分光銀河中心のガス起源と化学プロセスを示す
ガス温度内部円盤で 1–10 百万 KX線・赤外線分光事象の地平線近くの高温プラズマ
ジェットまたは相対論的風強力なジェットは観測されず、弱い風の可能性あり電波・サブミリ波観測強力なジェットはなく、弱い風が存在

出典: ESO – 銀河中心の観測, Ghez et al., 2008.

科学的重要性

一般相対性理論の検証

いて座A*の研究は、極限の重力環境下でアルバート・アインシュタインの一般相対性理論(1915年)の予測を検証することを可能にします。近傍の星の軌道、軌道の歳差運動、電波やX線放射の変動は、超大質量ブラックホール周辺の時空計量に直接的な制約を与えます。

超大質量ブラックホールの物理学

Sgr A*の観測は、降着過程や角運動量の移動、降着円盤の形成、事象の地平線近くの相対論的プラズマの挙動を理解するためのユニークな機会を提供します。また、ブラックホールの質量やスピンに関する理論モデルの限界や、恒星間および星間環境との相互作用を研究することも可能です。

銀河力学への影響

Sgr A*は銀河バルジの力学と近傍での星形成に影響を与えます。その重力は星の軌道を形成し、ガスの降着を調節し、天の川銀河の全体的な進化に関する手がかりを提供します。これらの研究は、銀河とその中心ブラックホールの共進化のメカニズムをよりよく理解するのにも貢献します。

他のブラックホールとの比較

いて座A*の観測を他の活動銀河の中心にある超大質量ブラックホールの観測と比較することで、科学者は降着円盤、ジェット、電磁変動の普遍的な特性を区別し、各ブラックホールの質量や環境に関連した特異性を特定することができます。

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