天文学者はますますブラックホールのカーテンを引き戻しています。 過去数年で、私たちはついにこれらの恐ろしい生き物の実際の写真を撮り、測定しました 重力波 –時空の波紋– 衝突時に作成する。 しかし、ブラックホールについて私たちが知らないことはまだたくさんあります。 最大の謎のXNUMXつは、そもそもそれらがどのように形成されるかということです。
私の同僚と私は今、私たちがこのプロセスを観察したと信じており、 ブラックホール フォーム。 私たちの結果は、 自然 と 天体物理学ジャーナル.
天文学者は、観測と理論の両方の理由から、巨大な星の中心がその寿命の終わりに崩壊すると、ほとんどのブラックホールが形成されると信じています。 星のコアは通常、激しい核反応からの熱を使用して、圧力またはサポートを提供します。 しかし、そのような星の燃料が使い果たされて核反応が止まると、星の内層は重力の下で内側に崩壊し、異常な密度に押しつぶされます。
ブラックホールの最初の画像。 クレジット：EHT
ほとんどの場合、この壊滅的な崩壊は、星のコアが中性子と呼ばれる粒子が豊富な固体の物質球に凝縮したときに停止します。 これは、星を破壊する強力なリバウンド爆発につながります（超新星）、およびとして知られているエキゾチックなオブジェクトを残します 中性子星。 しかし 死にゆく星のモデルが表示されます 元の星が十分に大きい場合（太陽の質量の40〜50倍）、星が重力の特異点（ブラックホール）に押しつぶされるまで、崩壊は衰えることなく続くでしょう。
爆発性理論
崩壊して中性子星を形成する星は現在、宇宙全体で日常的に観察されていますが（超新星の調査では毎晩数十個の新しい星が見つかります）、天文学者はブラックホールへの崩壊中に何が起こるかまだ完全にはわかりません。 いくつかの悲観的なモデルは、星全体を示唆しています 跡形もなく飲み込まれてしまう。 他の人は、ブラックホールへの崩壊が生み出すだろうと提案しています 他の種類の爆発.
たとえば、崩壊時に星が回転している場合、落下する物質の一部は、高速で星から逃げるジェットに集束する可能性があります。 これらのジェットにはあまり質量が含まれていませんが、大きなパンチが詰まっています。何かにぶつかった場合、放出されるエネルギーの点で非常に劇的な効果が得られる可能性があります。
これまで、ブラックホールの誕生からの爆発の最良の候補は、長時間と呼ばれる奇妙な現象でした ガンマ線バースト。 1960年代に軍事衛星によって最初に発見されたこれらのイベントは、崩壊する星に新たに形成されたブラックホールによって驚異的な速度に加速されたジェットに起因すると仮定されています。 ただし、このシナリオの長年の問題は、ガンマ線バーストによって、数か月間輝き続ける豊富な放射性デブリも放出されることです。 これは、星の大部分がブラックホールに向かって内側に崩壊するのではなく、（通常の超新星のように）宇宙に向かって爆発したことを示唆しています。
これは、そのような爆発でブラックホールが形成されなかったという意味ではありませんが、他のモデルがブラックホールの形成よりもガンマ線バーストのより自然な説明を提供すると結論付けた人もいます。 たとえば、 超磁化中性子星 そのような爆発で形成され、それ自体の強力なジェットを生成する可能性があります。
謎は解決しましたか？
しかし、私の同僚と私は最近、ブラックホールを作成するための新しい、そして（私たちの見解では）はるかに優れた候補イベントを発見しました。 過去2019年間に2021回、XNUMX年にXNUMX回、XNUMX年にXNUMX回、非常に高速でつかの間のタイプの爆発を目撃しました。これは、ガンマ線バーストの場合と同様に、少量の非常に動きの速い物質のスラミングから発生しました。その直接の環境でガスに。
光をさまざまな波長に分解する技術である分光法を使用することで、これらのイベントごとに爆発した星の組成を推測することができます。 スペクトルがいわゆる「ウォルフ・ライエ星」と非常に似ていることを発見しました。これは、XNUMX人の天文学者、シャルル・ウォルフとジョルジュ・ライエにちなんで名付けられた、非常に大きく進化したタイプの星です。 わくわくすることに、私たちは「通常の」超新星爆発を除外することさえできました。 高速材料とその環境との衝突がなくなるとすぐに、ソースは、長い間光るのではなく、事実上消滅しました。
これは、そのコアの崩壊中に、星が少量の物質のみを放出し、残りのオブジェクトが巨大なブラックホールに下向きに崩壊した場合に予想されることとまったく同じです。
新しい研究では、XNUMX番目のタイプの爆発に属する可能性のあるXNUMXつのイベントが観察されましたが、これは短時間しか続きませんでした。 クレジット：Bill Saxton、NRAO / AUI / NSF
これは私たちが好む解釈ですが、可能性はそれだけではありません。 最も厄介なのは、それが通常の超新星爆発であったが、衝突の際に巨大な塵の殻が形成され、放射性の破片が視界から隠されたということです。 また、私たちがよく知らない星に由来する、新しくてなじみのないタイプの爆発である可能性もあります。
これらの質問に答えるには、次のことを行う必要があります。 サーチ さらにそのようなオブジェクトについては。 これまで、この種の爆発は一瞬で発見しにくいため、研究が困難でした。 これらの爆発の特徴を明らかにするには、いくつかの天文台を連続して使用する必要がありました。つまり、爆発を発見するためにツヴィッキー過渡現象施設、その性質を確認するためにリバプール望遠鏡とノルディック光学望遠鏡、そして大規模な高解像度天文台（ハッブル宇宙望遠鏡、ジェミニ天文台）です。 、超大型望遠鏡）を使用して、その組成を分析します。
これらのイベントを最初に発見したとき、最初は何を見ているのか正確にはわかりませんでしたが、今では明確な仮説があります。それはブラックホールの誕生です。
同様のイベントからのより多くのデータは、この仮説を検証または改ざんし、私たちのチームや他の人が見つけた他のタイプの異常で速い爆発へのリンクを確立するのにすぐに役立つかもしれません。 いずれにせよ、これは本当に私たちがブラックホールの謎を解くXNUMX年のようです。
リバプールジョンムーア大学天体物理学のリーダーであるダニエルパーリーによって書かれました。
この記事は、 会話.
