ビッグバン以来、宇宙史上最大の爆発が観測される「銀河に穴が」

space 2020/02/29
「チャンドラ」と「XMM-Newton」のX線観測、および「MWA」と「GMRT」のラジオ電波観測のデータの組み合わせから得られた銀河団の穴。/Credits: X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA/XMM-Newton; Radio: NCRA/TIFR/GMRT; Infrared: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF
point
  • へびつかい座銀河団で、史上最大規模の爆発が発見された
  • この爆発でできた銀河団の穴は、銀河15個を一列に並べられるほどの大きさ
  • 原因はブラックホールのジェットと考えられるが、規模的に特殊な条件があったと推測される

ビッグバンを除けば宇宙の歴史上で最大規模と考えられる爆発が検出されました

場所は地球から3億9000万光年離れたへびつかい座銀河団です。

銀河団は宇宙でもっとも巨大な構造物で、数千の銀河を含みますが、この爆発のあったと考えられるポイントには、天の川銀河15個分に及ぶほどの巨大な穴が開いてしまっているといいます。

この爆発の発見に貢献した世界の4つの高性能望遠鏡のデータを組み合わせて、最初のX線観測ではあまりに規模が大きいために見間違いだと思われていたようです。

現在、原因ははっきりしていませんが、おそらく活動銀河核のジェット噴出が関係しているだろうとのこと。

この研究論文は、アメリカ海軍調査研究所のSimona Giacintucci博士を筆頭とした研究チームより発表され、天文学の科学雑誌『The Astrophysical Journal』に2月27日付けで掲載されています。

Discovery of a Giant Radio Fossil in the Ophiuchus Galaxy Cluster
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab6a9d

宇宙史上最大の爆発

今回話題の爆発跡は、NASAのX線宇宙望遠鏡「チャンドラ」、欧州宇宙機関 (ESA) のX線観測衛星「XMM-Newton」のX線観測データ、および豪州ICRARの低周波電波望遠鏡「MWA」、インドの巨大メートル波電波望遠鏡「GMRT」の電波観測データから発見されました。

世界に名だたる4つの高性能望遠鏡が見つけ出したのは、へびつかい座銀河団に空いた巨大な穴でした。

調査の結果、この穴を開けた爆発は、これまでの宇宙爆発の記録保持者を優に超える規模だったと推定されました。

これまでの宇宙でもっとも巨大な爆発は、2003年にチャンドラ望遠鏡によって銀河団「MS 0735.6 + 7421(略してMS 0735)」で発見されました。

かつての宇宙爆発記録保持者。MS 0735の爆発痕。チャンドラによるX線観測画像(左)と、データを元に書き起こしたイメージ図(右)。銀河団のガスに巨大な2つの空洞ができているのがわかる。/Credit: NASA/CXC/Ohio U./B.McNamara

そこには巨大な銀河団の高温ガスの中に、上下に2つ巨大な穴が空いているのが見つかりました。この銀河団に空いた穴は、それぞれの直径が60万光年もあります。

しかし、今回のへびつかい座銀河団の穴は、この爆発の5倍の規模だったと考えられ、銀河団に開いた穴のサイズは、天の川銀河の15個分と表現されています。

天の川銀河の直径は10万5700光年なので、約158万光年を超えるような大きさ、ということになります。

一体何が、宇宙でこのような巨大爆発を引き起こしたのでしょう?

大爆発の原因は?

この爆発は宇宙における火山噴火のように考えることができます。

研究者たちはこの火山にあたるものは、銀河団の持つ超大質量ブラックホールだと考えています。

ブラックホールは巨大な重力によって物質を引き込むという認識が一般的です。

すべてブラックホールの中へ落ちていくようにイメージされますが、実際は引き寄せた物質のほとんどは、ジェットと呼ばれる現象によって光速に近い勢いでブラックホールの垂直方向へ噴出されます。

ブラックホールジェットについては、現在も正確なメカニズムはわかっていませんが、ブラックホールの極方向に伸びる強力な磁力線が影響していると考えられています。

銀河団の中心となるような活動銀河核(超大質量ブラックホール)には、銀河すらが落下して吸い込まれることがあり、これが巨大なジェットを発生させます。

チャンドラの撮影した4C+29.30銀河のジェット。全波長の複合画像(左)。X線観測(中)。電波観測(右)。/Credit:X-ray: NASA/CXC/SAO/A.Siemiginowska et al; Optical: NASA/STScI; Radio: NSF/NRAO/VLA

これが周囲のガスを吹き飛ばし、巨大な空洞を銀河団に生み出すのです。

しかし、今回観測された空洞はあまりに巨大で、たとえ活動銀河核のジェットと考えた場合でもエネルギーがまったく足りません

そのため、X線観測でそれらしい痕跡を見つけたときも、天文学者たちは無視していました。

その後、電波望遠鏡による観測でも同様の空洞の存在が確認できたため、ここで空前絶後の爆発があったということが認められました。

ただ、この爆発の原因は容易にはわからないといいます。

銀河が活動銀河核へ落ちた場合でも、普通はそれにより発生するジェットで周囲のガスが吹き飛ばされてしまうため、ブラックホールはたちまち燃料不足に陥って活動を低下させます。

ここでは、なにかの要因によってブラックホールのジェットが途切れないように燃料を供給し続けた可能性があるのです。

ヒントとなりそうなのは、今回発見された空洞が片側にしか見られないということです。

通常ブラックホールジェットは2つの極方向に対称的に噴出されます。そのため対称的な空洞が生まれますが、今回見られる空洞の偏りは、ブラックホールの燃料供給に影響していた可能性が考えられます。

ですが、残念ながらこれ以上のことは、さらに多様な波長での観測によって情報を集めないことにはわからないようです。

宇宙には予想外の発見や出来事が未だに多く報告されてきますが、活動銀河核が起こす巨大な爆発さえ、人類が想定している限界を容易に越えるケースがあるようです。

これこそが宇宙の恐ろしくも、魅力的な部分なのです。

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