天の川を撃ち抜く超音速の弾丸、正体は浮遊ブラックホールの可能性

【2017年1月18日 国立天文台 野辺山宇宙電波観測所／アタカマサブミリ波望遠鏡実験】

慶應義塾大学の山田真也さんたちの研究チームは、1つの超新星爆発が周囲の星間ガスに与える運動エネルギーを精密に直接測定する目的で、わし座の方向約1万光年彼方の超新星残骸「W44」を観測していた。

その過程で、W44に付随する分子雲中に、超新星残骸の膨張運動から大きくかけ離れたコンパクトな高速度成分が見つかった。「Bullet（弾丸）」と名付けられたこの直径約2光年の高速度成分は、星間空間での音速を2桁以上も上回る120km/sもの異常な速度幅を持ち、天の川銀河の回転方向とは完全に逆方向に運動していた。

研究チームはBulletの起源を探る目的で、国立天文台アタカマサブミリ波望遠鏡実験（ASTE）10m望遠鏡と野辺山45m電波望遠鏡を用いて、一酸化炭素分子（CO）とホルミルイオン（HCO⁺）のスペクトル線による詳細なイメージング観測を行った。その結果、Bulletでは圧縮過程よりも加熱過程の方がより効率的に働いている事がわかった。これは同領域で検出されるW44超新星残骸に圧縮された分子ガスとは決定的に異なっている。

さらにBulletの詳細な空間・速度構造が明らかになり、大きさや質量、運動エネルギーが測定され、Bulletが形成から5000～8000年ほど経過していることもわかった。

このBulletの性質を説明するモデルが2つ考えられているが、いずれの場合でもBulletを生み出す駆動源としてブラックホールが本質的な役割を果たす。つまり、現状で想定されるBulletの駆動源は、伴星を持たない単独のブラックホールということになる。

「野良ブラックホール」の想像図。分子雲を野良ブラックホールが突き抜け、ブラックホールの重力に引かれて分子ガスがブラックホールに高速で引きずられている様子（提供：慶應義塾大学）

今回の研究で、自らは明るく輝いていない「野良ブラックホール」の存在を確認する一つの手法が示された。天の川銀河には同種の天体が1億個から10億個も浮遊していると考えられているが、そうした天体の研究の端緒を開く成果となった。