銀河中心の超高速星が相対性理論を試す ブラックホール自転測定へ新展開
銀河中心の超巨大ブラックホール「いて座A*」の周りを回る星のなかで、最も速く、かつ最も近い位置を通過する星が発見された。この星「S301」は秒速約25,000キロメートルで移動し、わずか8.7年でいて座A*を一周する。最小距離は地球と太陽の距離（1天文単位）の12倍、つまり12天文単位（au）という極めて近い軌道である。
この発見は、パリ天文台の天体物理学研究室に所属するK・アブド・エル・ダイエムを筆頭著者とする研究論文「Sgr A*の自転に敏感な星の発見」（Discovery of a star sensitive to the spin of Sgr A*）として、科学誌『ネイチャー』に掲載予定だ。研究チームは、very large telescope interferometer（超大型干渉計）に搭載されたGRAVITY（重力波検出装置）を用いて、2017年以降毎年約100時間の観測を実施。複数年にわたるデータを組み合わせて分析し、新しいS星の存在を明らかにした。
ブラックホール自転測定への扉を開く
S301の発見がもたらす意義は、ブラックホールの自転を直接測定できる可能性にある。いて座A*は太陽質量の約400万倍という莫大な質量を持ち、回転時に周囲の時空を引きずる。この現象はレンス・ティリング効果（Lense-Thirring effect）と呼ばれ、ブラックホールに接近する星の軌道は毎周期ごとに変形する。S301はこの効果を測定するのに理想的な条件を備えている。
ノーベル賞受賞者で超大型干渉計の設立に携わったラインハルト・ゲンツェル氏は、「S301はいて座A*のすぐ近くを周回するため、このような極端なブラックホール環境における時空の根本的性質を理解する新たな窓を開く」とコメントした。同氏は、ドイツのマックス・プランク地球外物理学研究所（MPE）の所長を務めている。
MPEの研究員ステファン・ギレセン氏は、「初めて、ブラックホール自転を非常に直接的に測定でき、アインシュタインの理論の重要な検証になるだろう」と指摘。研究チームは今後10年以内にS301の観測データからいて座A*の自転を算出できると見込んでいる。
従来の方法を大きく短縮
S301が特別なのは、その極めて近い軌道ゆえに測定期間を大幅に削減できる点でもある。フランスのパリ・サクレー大学天文台LIRA部門の研究員フアン・オソルノ氏は、「この星がなければ、ブラックホール自転を測定するまでに、他の星の動きを数十年も観測し続けなければならなかった」と述べた。
S301は、赤色超巨星ベテルギウスと比べて約200億倍も暗い星である。このような微弱な天体を発見できたのは、非常に高い精度を持つ超大型望遠鏡とGRAVITY装置の性能、そして研究チームの長年にわたる執念の観測キャンペーンの成果といえる。
出典: Universe Today
