いて座A(Sgr A)とは:銀河系中心の電波源とA*(超大質量ブラックホール)

いて座A(Sgr A):銀河系中心の複雑な電波源と超大質量ブラックホールA*の構造・観測・最新研究を分かりやすく解説。

著者: Leandro Alegsa

いて座A(または Sgr A)は、天の川の銀河系中心付近に存在する複雑な電波源の複合体です。可視光では、銀河面にある厚い塵やガスによりほとんど遮られて見えませんが、電波・赤外線・X線などの波長で詳しく観測されています。位置はいて座の方向で、地球からの距離は約2.6万光年(約8キロパーセク)です。

構成要素

この領域は主に次の3つの構造からなります。

  • 超新星の残骸として解釈される「いて座A東」:周囲の分子雲と衝突・相互作用しており、直径は数十光年規模と推定されています。
  • 渦巻き構造の「いて座A西」(しばしば「ミニスパイラル」やイオン化ガスの流れとして記述される):中心付近を取り囲むイオン化ガスの複雑な流れで、円盤状の分子ガス(環状核円盤:CND)とも関係しています。
  • 渦巻きの中心に位置する非常に明るく、コンパクトな電波源「いて座A*」の存在:この天体が銀河系中心にある超大質量ブラックホール(SMBH)に対応すると考えられています。

Sgr A*(超大質量ブラックホール)について

いて座A*は、短時間で変動する電波・赤外線・X線放射や、中心付近を高速で周回する星(いわゆる“S星”)の運動の解析により、質量が非常に大きく、かつ極めてコンパクトであることが示されました。現在の推定ではその質量は約4×106太陽質量(約410万太陽質量)で、事象の地平面(ブラックホールの“影”)の大きさは地球からでもごく小さな角度に相当します。

これらの精密な観測と解析により、銀河系中心に超大質量ブラックホールが存在することが確実視され、リチャード・ゲンツェル(Reinhard Genzel)やアンドレア・ゲズ(Andrea Ghez)らの長年の観測は、ブラックホールの存在証明に大きく貢献しました。また、電波干渉法を用いた超高解像度観測(Event Horizon Telescope:EHT)は、Sgr A*の周辺構造の描出に成功し、ブラックホールの影に一致する所見を提供しています。

観測の特徴と物理

Sgr A*は銀河中心核(AGN)に比べると非常に低い質量降着率で「静かな」活動をしていますが、ときおり強いフレアを起こし、X線や赤外線で明るくなることがあります。フレアの持続時間や変化の速さから放射領域のサイズは非常に小さい(太陽系サイズに近い)ことが示唆され、降着円盤や磁場の変動、突発的な粒子加速などが原因と考えられます。

周囲環境との相互作用

いて座A東は超新星残骸と考えられており、周辺の分子雲やCNDと相互作用して衝撃波を与えています。いて座A西(ミニスパイラル)はイオン化されたガスの流れで、これらの流体力学的・磁気的相互作用が銀河中心領域のダイナミクスを支配しています。また、中心付近には若い大質量星団や高速で運動する恒星群が多数存在し、ブラックホールへの質量供給や星形成に影響を及ぼします。

研究の意義と今後

Sgr Aは、超大質量ブラックホールの物理を理解するための最も近い実験場の一つです。高解像度・多波長観測(電波干渉、赤外線高分解能分光、X線観測など)や数値シミュレーションにより、降着やジェット形成、重力場の直接計測などが進められています。今後の観測機器の高感度化や長期モニタリングにより、より詳細な降着過程やブラックホール周辺の環境進化が明らかにされることが期待されています。

天文学者は、「いて座A*」の超巨大ブラックホールのまわりで回転している星を観測しました。Zoom
天文学者は、「いて座A*」の超巨大ブラックホールのまわりで回転している星を観測しました。

いて座 A 西部の表面輝度と速度場Zoom
いて座 A 西部の表面輝度と速度場

射手座A東

幅約25光年の大きさ。3万5千年から10万年前に起きた超新星爆発の名残のように見える。しかし、この大きさとエネルギーを持つ構造を作るには、通常の超新星爆発よりも50倍から100倍のエネルギーが必要です。Sgr A Eastは、中央のブラックホールに重力で押しつぶされるように爆発した星の残骸かもしれないのです。

サジタリウスAウエスト

Sgr A West は、地球から見ると3本の腕の渦巻きのように見えます。実はこの雲は、いくつかの塵やガスの雲からできており、毎秒1000キロメートルという高速で「いて座A星」の周りを周回し、その上に落下しているのです。これらの雲の表層は電離しています。電離の原因は、銀河の中心部のパーセクを占める大質量星群です。このようなOB星は、これまでに100個以上確認されています。

射手座 A*

銀河の中心には、超巨大ブラックホールが存在する。この中心ブラックホールの位置は、「いて座A*」(略称:Sgr A*)が最有力候補である。Very Large Telescope と Keck Telescope は、Sgr A* の周りを銀河系内のどの星よりも速い速度で周回している星を検出した。そのうちの一つ、S2という星は、Sgr A*に最も接近したとき、秒速5,000キロメートル以上の速度で周回している。

2014年にはガス雲がブラックホールと衝突し、さらなる情報が得られると期待されています。



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