月曜日, 3月 1, 2021
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銀河中心ブラックホールが止まる機構 筑波大など研究チームが解明

宇宙の多くの銀河の中心にある「大質量ブラックホール」は、他の銀河との衝突で活性化するだけでなく、中心部と衝突すれば活動が止まることもあるとする研究成果が東京大学、筑波大学、尾道市立大学の研究チームによってまとめられ、26日付の英科学誌「ネイチャーアストロノミー」で発表された。

東京大の三木洋平助教と筑波大の森正夫准教授、尾道市立大の川口俊宏准教授=いずれも宇宙物理学=の共同研究。銀河に天体望遠鏡を向けた観測ではなく、スーパーコンピューターのシミュレーションなどによって銀河衝突と大質量ブラックホールの活動性の謎に挑んだ。主に東京大学情報基盤センターと筑波大学計算科学研究センターが千葉県柏市で共同運営している共同施設で運用するスーパーコンピューター、Oakforest-PACS(オークフォレストパックス)で行われた。

ほとんどの銀河の中心には、太陽の質量の10万倍を超える大質量のブラックホールが存在している。ブラックホールは、そこに落ち込むガスによって明るく輝く活動的なものもあるが、大部分は銀河の中心で鳴りを潜めている。ブラックホールの活動は、銀河の衝突がきっかけで活性化すると考えられる一方で、活動を止める機構ははっきりしていなかった。ブラックホールが活動を急に停止した痕跡が見られる銀河も多数観測されていることから、活動停止の機構を特定することが望まれていた。

研究チームは、他の銀河との衝突が起こる際、ブラックホールへと落ち込んでいるガスが衝突した銀河によって取り払われるためにブラックホール活動が停止する、という仮説を立てスーパーコンピューターを用いたシミュレーションを行った。

銀河衝突が中心ブラックホール活動に与える影響=同

その結果、小型の衛星銀河が大型の銀河に衝突しその中心領域を突き抜けた場合には、大型銀河の中心のブラックホールへと落ち込んでいるガスが取り払われてしまうことが判明した。衛星銀河が大型銀河の中心から離れた領域に衝突するとガスの落ち込みが激しくなると考えられてきたのに対し、銀河の中心領域に衝突するとガスを取り払ってしまい、ブラックホールの活動を止めることになるという。これまで活動を活性化するのみと考えられてきた銀河衝突が、逆に活動を止める働きをすることもあることが明らかになった。推定される銀河衝突の頻度も、ブラックホールの活動の活性化と停止のタイムスケールをよく説明できるそうだ。

今回の研究によって、銀河中心のブラックホールの活動性が銀河衝突によってコントロールされることが示された。今後、研究グループは、さらに精度良く長期間にわたる銀河全体の進化のシミュレーションを行い、銀河とブラックホールが互いに影響を及ぼしながら進化する過程の解明を進める予定という。

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