ほとんどの銀河の中心には超大質量ブラック ホールが潜んでいますが、105 億光年離れた銀河には 2 つの銀河があるように見え、2 つの銀河はわずか 21 年以内に衝突する可能性があります。観測が確認されれば、デュオは知られている最も近い連星ブラックホールのセットとなり、それらの差し迫った衝突は科学者に極端な物理学の動作を見る前例のない機会を提供するでしょう. [ビデオ:ブラック ホールが衝突するとき]
潜在的なブラック ホールを直接垣間見ることは不可能です。黒く、つまり目に見えないことに加えて、それらは地球から遠すぎて、望遠鏡で確認するには互いに近すぎます。しかし、科学者たちは、これらの巨獣のペアが一緒に旋回していることを示す明確な特徴であると彼らが考えるものを発見しました。見かけ上のブラック ホールは、クエーサーと呼ばれるものに存在します。この銀河は、その中心にある巨大なブラック ホールによって質量がむさぼり食われて、光の激流を解き放ちます。ほとんどのクエーサーからの光は、わずかに多かれ少なかれ質量が落ちるため、ランダムにちらつきます。しかし、中心に 1 つではなく 2 つのブラック ホールがある場合、それらの軌道運動はそれらの周りのガスを整然と摂動させ、光を上昇させ、定期的に落ちます。
メリーランド大学カレッジパーク校の大学院生である Tingting Liu は、Pan-STARRS 1 (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) Medium-Deep Survey、実施された空のスキャンで見られるように、316 個のクエーサーから注がれる光を分析しました。ハワイのハレアカラ山にある Pan-STARRS1 望遠鏡によって撮影されました。彼女は光の中で周期的なパターンを探し、PSO J334.2028+01.4075 という扱いにくい名前のクエーサーが、繰り返し発生する信号の最良の証拠を持っていることが判明しました。 ブラック ホールまたは複数の穴 太陽の質量の 30 億倍から 300 億倍の合計質量があると推定されています。 「私たちが提示するこの候補は、実際に合併の過程にあるほどコンパクトな分離にある」と、Liu の研究グループのリーダーであり、論文の共著者である Suvi Gezari は、その発見を発表する論文の共著者であり、 The Astrophysical Journal Letters .実際、差し迫った影響は、ブラック ホール自体に対してさらに早く発生するようです。彼らの参照枠では、それらはわずか7年で収束する予定です。宇宙の膨張による宇宙時間の遅れと呼ばれる現象により、地球から見ると衝突は21年後に起こるように見えます。 「これは偶然の発見でした」と、イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の理論天体物理学者である Stuart Shapiro は言いますが、彼はこの研究には関与していません。 「（合併に）これほど近い候補者は他にいない」と述べた。しかし、彼は、「私はそれを一粒の塩で考えています。うまくいかなくても、おそらくもっと多くのことが地平線上にあるでしょう.」
天文学者は、Pan-STARRS1 や、そのようなシステムを長期的に監視し、周期的な光の変化を探すことができる他の調査の台頭により、より多くの連星ブラック ホールを見つけることを期待しています。 Shapiro はコンピューター シミュレーションを使用して、巨大なブラック ホールが融合するときに何が起こるかを予測します。宇宙で1つを観察できることは、彼と他の理論家に彼らの計算の貴重な現実チェックを提供するでしょう. 「2 つのブラック ホールが十分に近づくと、それらが突然くっついて合体すると考えられます」と Shapiro は言います。 「その急落と合体は重力波の爆発を引き起こし、合体した残骸が鐘のように鳴り響くにつれて、その爆発はしばらくの間減少します。」鐘のような振動は重力波の螺旋を送り出すはずです。これは、時空の構造を伸縮させるさざ波です。
このような波紋は、いわゆるパルサー タイミング アレイで検出できる可能性があります。このアレイは、パルサーと呼ばれる回転する星を自然時計として使用して、重力波による擾乱を探します。パルサーは非常に規則的に回転し、灯台のビームのように光のジェットを一掃します。重力波が宇宙を通過した場合、それらの光はスケジュールから外れる可能性があります。宇宙全体の多くのパルサーのタイミングを比較することで、天文学者は重力波がいつどこから来たのかを特定できました。 「現時点では、実際にはこのシステム [PSO J334.2028+01.4075] を検出する感度はありませんが、さまざまな調査を通じてますます多くのシステムが見つかっているため、これは氷山の一角である可能性があります」と Xavier Siemens 氏は言います。ウィスコンシン大学ミルウォーキー校の博士は、北米重力波ナノヘルツ天文台 (NANOGrav) パルサー タイミング アレイ プロジェクトを率いています。 「このシステムは、次世代の電波望遠鏡で検出できる可能性があるものです」と彼は付け加え、「南アフリカとオーストラリアで 2025 年頃に開始される予定の平方キロメートル アレイなどで」と付け加えました。
PSO J334.2028+01.4075 が本当にバイナリ ブラック ホールであるかどうかは、まだ未解決の問題です。カリフォルニア工科大学の天文学者で、最近別のダブル バック ホール クエーサーの候補を発見したジョージ ジョルゴフスキーは、納得していません。 「私は彼らの分析と主張に懐疑的です」と彼は言います。 Pan-STARRS1 の調査では、問題の星系が観測されたのはほんの一握りであるため、光の明らかな変化は偶然であることが判明する可能性がある、と彼は警告します。さらに、このような比較的小さな初期サンプル サイズ (316 個のクエーサー) でそのようなまれなイベントを見つける可能性は低いです。 「彼らが主張するように、数年以内に合体するという非常に近い間隔で1つのつがいを捕まえる可能性は、おそらく100万分の1未満です」と彼は付け加えます。 「劉さんたちはとてもラッキーだったに違いありません。」
天文学者は、発見するのにあまり長く待つ必要はありません。 Liu と彼女の共同研究者は、クエーサーの光が約 542 日間の定期的な周期で変動していると計算しました。 「この周期的な変動が将来にわたって持続するかどうかをテストするのは非常に簡単です」と Gezari 氏は言います。 「そして、2 つのブラック ホールが互いに内側に向かって螺旋状に動き始めている場合、それらの周期はどんどん小さくなっているはずです。実際に、その変化を時間の関数として探すことができます。」このパターンが続けば、天文学者は自然界で最も極端な現象の最前列に座れるかもしれません。
