ブラックホールの近傍では物質は広がった幾何構造をしている――広島大が硬X線の偏光観測で確認

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「はくちょう座X-1」の想像図(ESA提供)

広島大学は2018年6月26日、ブラックホール連星系からの硬X線放射の偏光観測を行い、ブラックホールに降着して吸い込まれる直前における物質の幾何構造を明らかにしたと発表した。今後、偏光X線観測が新しい観測手段として確立され、ブラックホールに関する様々な謎の解明につながることが期待されるという。

広島大学大学院理学研究科の高橋弘充助教をはじめとする国際共同研究グループは、ブラックホール連星系である「はくちょう座X-1」からの硬X線(X線とガンマ線の間のエネルギーをもつ電磁波)放射の偏光観測を実施。恒星からブラックホールに吸い込まれている物質は相対論的な効果を強く受けておらず、ブラックホールまで約100kmの位置から内側では広がった幾何構造をしていることを明らかにした。

従来の測定方法では、物質の幾何学的な構造がブラックホールの近傍では広がっているのか、コンパクトな状態で存在しているのかの判断が困難だった。今回、技術的に観測が難しいとされていたX線やガンマ線の偏光を、直径100mに膨らむ気球を用いて、北極圏の上空40kmで観測。硬X線の帯域において、世界で初めて信頼性の高い偏光情報を得ることに成功した。

今後、改良した気球実験や人工衛星のX線偏光の観測、理論研究を行うことで、様々な質量のブラックホールにおいて、ブラックホールに吸い込まれつつある物質が重力の影響をどのように受けているかや、中心に存在するブラックホールの自転速度、ブラックホールが及ぼす時空のゆがみなどの理解が進むと期待されるという。

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