地球に最も近いブラックホールを発見する新手法(New method finds black hole closest to Earth)

ad
ad
ad
ad

この発見は、多くの類似した発見を約束するものです。 The finding promises numerous similar discoveries

2022-11-04 マックス・プランク研究所


Zooming towards the black hole Gaia BH1. Background: region of the Milky Way galaxy; Panel 1: an image of the star orbiting the black hole; Panel 2: reconstructed orbit of the star; Panel 3: relativistic light-bending effects that would be visible if we could see star and black hole up close.
© T. Müller (MPIA), PanSTARRS DR1 (K. C. Chambers et al. 2016), ESA/Gaia/DPAC (CC BY-SA 3.0 IGO)

欧州宇宙機関(ESA)の天体観測ミッション「ガイア」のデータを用いて、地球から1600光年以内にある既知のブラックホールを特定し、その質量を決定した。このブラックホールは太陽に似た恒星の周りを回っており、ブラックホールが回っている恒星を追跡することで同定された。
天文学者グループは、新しい方法を用いて、既知のブラックホールのうち最も近いものを発見した。この発見は、現在の天文学の知識、すなわち連星系の形成についてのギャップを明らかにするものでもある。
2022年6月中旬、ガイアで検出された連星系の軌道データを初めて収録したデータリリース3(Gaia DR3)が公開された。一般に、連星系は2つの天体が互いの軌道を回るため、天球上に小さな楕円を描く。ガイアDR3には、そのような小さな楕円とその一部、168,065個分のデータが含まれている。
ガイアBH1は、約10太陽質量の見えない天体が、太陽とよく似た星を185.6日に1回周回している系だった。星と伴星との距離は、地球と太陽の平均的な距離とほぼ同じです。もし10太陽質量の天体が別の星であれば、伴星よりもずっと明るくなるはずです。しかし、「ガイア」による観測でも、その後の観測でも、もう一つの星の痕跡はまったく見つかっていない。
このことは、ガイア BH1 がブラックホールの優れた候補であることを意味する。そしてその距離は約1560光年で、天文学者がこれまでに発見した地球に最も近いブラックホールであり、これまでの記録保持者の半分以下の距離である。

<関連情報>

ブラックホールを周回する太陽のような星 A Sun-like star orbiting a black hole

Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, Eliot Quataert, Andrew W Howard, Howard Isaacson, Jim Fuller, Keith Hawkins, Katelyn Breivik, Kaze W K Wong, Antonio C Rodriguez,Charlie Conroy, Sahar Shahaf, Tsevi Mazeh, Frédéric Arenou, Kevin B Burdge, Dolev Bashi, Simchon Faigler, Daniel R Weisz, Rhys Seeburger, Silvia Almada Monter, Jennifer Wojno
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society   Published:02 November 2022
DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/stac3140

Abstract

We report discovery of a bright, nearby (⁠G=13.8;d=480pc⁠) Sun-like star orbiting a dark object. We identified the system as a black hole candidate via its astrometric orbital solution from the Gaia mission. Radial velocities validated and refined the Gaia solution, and spectroscopy ruled out significant light contributions from another star. Joint modeling of radial velocities and astrometry constrains the companion mass to M2 = 9.62 ± 0.18 M. The spectroscopic orbit alone sets a minimum companion mass of M2 > 5 M; if the companion were a 5 M star, it would be 500 times more luminous than the entire system. These constraints are insensitive to the mass of the luminous star, which appears as a slowly-rotating G dwarf (⁠Teff=5850KTeff=5850K⁠, log g = 4.5, M = 0.93 M), with near-solar metallicity (⁠[Fe/H]=−0.2[Fe/H]=−0.2⁠) and an unremarkable abundance pattern. We find no plausible astrophysical scenario that can explain the orbit and does not involve a black hole. The orbital period, Porb = 185.6 days, is longer than that of any known stellar-mass black hole binary. The system’s modest eccentricity (e = 0.45), high metallicity, and thin-disk Galactic orbit suggest that it was born in the Milky Way disk with at most a weak natal kick. How the system formed is uncertain. Common envelope evolution can only produce the system’s wide orbit under extreme and likely unphysical assumptions. Formation models involving triples or dynamical assembly in an open cluster may be more promising. This is the nearest known black hole by a factor of 3, and its discovery suggests the existence of a sizable population of dormant black holes in binaries. Future Gaia releases will likely facilitate the discovery of dozens more.

タイトルとURLをコピーしました