重力波がこれまで発見された中で最も巨大なブラックホール合体を明らかにする(Gravitational Waves Reveal Most Massive Black Hole Merger Ever Detected)

2025-07-22 コロンビア大学

コロンビア大学などの研究者が、重力波イベント「GW231123」を通じて、これまでで最も質量の大きいブラックホール合体(約225太陽質量)を観測した。この合体は、100太陽質量と140太陽質量のブラックホールによるもので、従来の星の進化モデルでは説明困難な質量域に位置する。少なくとも一方は高速回転しており、形成には階層合体や回転する巨大星の直接崩壊が関与した可能性がある。この発見は、中間質量ブラックホールの存在を支持し、宇宙進化モデルの見直しを促す重要な成果とされる。

<関連情報>

GW231123:総質量190-265 M⊙の二重ブラックホール合体 GW231123: a Binary Black Hole Merger with Total Mass 190-265 M⊙

The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration, the KAGRA Collaboration
arXiv  Submitted on 10 Jul 2025
DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.08219

重力波がこれまで発見された中で最も巨大なブラックホール合体を明らかにする(Gravitational Waves Reveal Most Massive Black Hole Merger Ever Detected)

ABSTRACT

On 2023 November 23 the two LIGO observatories both detected GW231123, a gravitational-wave signal consistent with the merger of two black holes with masses 137+22 −17 M and 103+20 −52 M (90% credible intervals), at luminosity distance 0.7–4.1 Gpc and redshift of 0.39+0.27 −0.24, and a network signalto-noise ratio of ∼22.5. Both black holes exhibit high spins, 0.90+0.10 −0.19 and 0.80+0.20 −0.51 respectively. A massive black hole remnant is supported by an independent ringdown analysis. Some properties of GW231123 are subject to large systematic uncertainties, as indicated by differences in inferred parameters between signal models. The primary black hole lies within or above the theorized mass gap where black holes between 60–130 M should be rare due to pair instability mechanisms, while the secondary spans the gap. The observation of GW231123 therefore suggests the formation of black holes from channels beyond standard stellar collapse, and that intermediate-mass black holes of mass ∼200 M form through gravitational-wave driven mergers.

1701物理及び化学
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