初めて可視光線で見えた!ブラックホールの「またたき」

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2015年6月中旬から7月初旬にかけて急激な増光を示したブラックホール連星「はくちょう座V404星」で、従来X線でしか観測できないと思われていたブラックホール近傍からの放射エネルギーの変動が可視光線で初めてとらえられた。口径数十cmの天体望遠鏡でもブラックホールの光の変動が見える可能性があるということだ。

【2016年1月7日 京都大学JAXA

X線連星とはブラックホールまたは中性子星と、普通の星(主系列星)がお互いの周りを回りあっている連星系だ。そのなかで、不定期にアウトバースト(急激な増光現象)を起こす天体はX線新星と呼ばれる。

X線新星「はくちょう座V404星(V404 Cyg)」は、正確に距離がわかっているブラックホールの中では地球に最も近い(約8000光年)ブラックホールを主星とする天体で、およそ十数年おきに一度という割合でアウトバーストを起こしており、そのアウトバースト中にX線で激しい光度変動を示すことが知られている。今回はやや間隔が開いたが、2015年6月中旬から7月初旬にかけて26年ぶりのアウトバーストを起こし、世界中の観測天文学者の関心を集めることとなった。

このアウトバーストについて、以前から京都大学を中心に活動してきた国際変光星観測ネットワークVSNET teamやTAOS team(台湾の観測チーム、The Taiwan American Occultation Survey)、IKI(ロシア宇宙科学研究所、Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences)を通して世界中で行われた大規模な国際協力可視測光観測により、ブラックホールX線新星のアウトバーストにおいて過去最大の可視測光データが得られた。

変動が激しい時期の可視光線画像データの比較。白い丸の中の星がはくちょう座V404星
変動が激しい時期の可視光線画像データの比較。白い丸の中の星がはくちょう座V404星。30分から1時間程度の時間スケールで明るさが大きく変動していることがわかる(提供:京都大学)

データ解析の結果、ブラックホール近傍から出る光の変動が、可視光線で初めてとらえられた。最も明るいときには12等級(V等級)前後に達しており、こうした活動的なブラックホールの「またたき」を口径20cm程度の天体望遠鏡でも見られるかもしれない。可視光線でブラックホールの光度変動が見えるというのは、研究対象としてもアマチュアの観測対象としても非常に画期的で興味深いことだ。

また、このような光度変動が、今まで他のX線連星で同じ種類の変動が観測されていたときの光度の10分の1以下という、非常に暗い時期にも起こっていたことも明らかになった。従来はブラックホール近傍の激しい光の変動は光度が高いときにしか観測されておらず、理論も光度が高いことを条件として提唱されてきている。今回の結果は今までの天文学的な常識を覆すもので、これからのX線連星の研究をさらに発展させる成果となるだろう。