謎の「中間質量」ブラックホール発見か　太陽の約１４２倍　国際研究

【パリＡＦＰ＝時事】極めて高密度なため、光でさえその重力から逃れることができない宇宙の怪物ブラックホールに関する現時点での理解によれば、存在すらするはずがないブラックホールを発見したとする研究結果が2日、発表された。これまで検出された中で最古の重力波の観測に基づく結果だという。（画像は資料画像）
　２つのブラックホールが合体して形成された重力波「ＧＷ１９０５２１」は、質量が太陽の約１４２倍で、観測史上初の「中間質量」ブラックホールだと、約１５００人の科学者で構成される２つの国際研究グループが２本の論文で報告した。
　いわゆる恒星ブラックホールは、最期を迎えつつある恒星が崩壊する際に形成され、典型的な大きさは太陽質量の３～１０倍とされる。一方、太陽の１００～１０００倍の質量を持つブラックホールはこれまで見つかっていなかった。
　論文を共同執筆した伊パドバ大学の天体物理学者で、欧州を拠点とする重力波観測グループ「ＶＩＲＧＯコラボレーション」のメンバーのミケーラ・マペッリ氏は「今回の結果は、この質量範囲にあるブラックホールの初めての証拠だ」「ブラックホールのパラダイムシフトとなるだろう」と述べた。
　科学者チームが実際に観測したのは、７０億年以上前に生成された重力波ＧＷ１９０５２１だ。この重力波は、それぞれ太陽の８５倍と６５倍の質量を持つ、２つのブラックホールの衝突が起きた際に発生した。
　この衝突によって放出されたエネルギーは、太陽質量の８倍に相当する。宇宙の起源とされる大爆発「ビッグバン」以降の宇宙で起きた最も強力な現象の一つだ。
　ＧＷ１９０５２１は２０１９年５月２１日、世界３か所に設置されている干渉計型重力波検出器で検出された。
　現在の知見に基づくと、恒星の重力崩壊では、太陽の６０～１２０倍の質量範囲のブラックホールは形成できない。この大きさでは、重力崩壊に伴う超新星爆発によって恒星が完全に吹き飛ばされてしまうとされている。それにもかかわらず、ＧＷ１９０５２１を形成した２つのブラックホールは、どちらもこの範囲内にある。
　米国にあるレーザー干渉計重力波検出器（ＬＩＧＯ）による観測に参加する研究者らの組織「ＬＩＧＯ科学コラボレーション」の天体物理学者キャラン・ジャニ氏は「今回の発見は、いまだ姿を見せていない広大な宇宙の存在を裏付けている」と話す。２０１５年９月に初めて重力波を検出したＬＩＧＯの科学者らは、２０１７年のノーベル物理学賞を受賞している。
　ジャニ氏は「この理解しにくい規模の中間質量ブラックホールの理論的および観測的な解明は、これまでのところ非常に限られている」と述べ、「直径数百キロのブラックホールを見つける人間の能力は、今回の発見を実現させた最も特筆すべき要因の一つだ」と続けた。
　２本の論文は、米国物理学会の学会誌「フィジカル・レビュー・レターズ」と英学術誌「アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ」にそれぞれ掲載された。【翻訳編集ＡＦＰＢＢＮｅｗｓ】
〔ＡＦＰ＝時事〕（2020/09/07-13:13）

Scientists announced Wednesday the discovery of a black hole -- the oldest ever detected -- that shouldn't even exist according to the current understanding of cosmic monsters so dense not even light can escape their gravitational pull.
Born of a merger between two other black holes, GW190521 weighs in at 142 times the mass of our Sun and is the first intermediate mass black hole ever observed, two consortiums of some 1,500 scientists reported in a pair of studies.
This event is a door opening into the cosmic process for the formation of black holes, co-author Stavros Katsanevas, an astrophysicist at the European Gravitational Observatory, said in an online press conference.
It is a whole new world.
A so-called stellar-class black hole forms when a dying star collapses, and is typically three to ten solar masses in size.
Supermassive black holes found at the centre of most galaxies, including the Milky Way, range from millions to billions of solar masses.
Up to now, black holes with mass 100 to 1,000 times that of our Sun had never been found.
This is the first evidence of a black hole in this mass range, said co-author Michaela, an astrophysicist at the University of Padova and a member of the Europe-based Virgo Collaboration.
It may lead to a paradigm shift in the astrophysics of black holes.
The findings, she added, support the idea that supermassive black holes could be formed through the repeated merger of these mid-sized bodies.
What scientists actually observed were gravitational waves produced more than seven billion years ago when GW190521 was formed by the collision of two smaller black holes of 85 and 65 solar masses.
When they smashed together, eight solar masses worth of energy was released, creating one of the most powerful events in the Universe since the Big Bang.
Gravitational waves were first measured in September 2015, earning the lead researchers a physics Nobel two years later.
Albert Einstein anticipated gravitational waves in his general theory of relativity, which theorised that they spread through the Universe at the speed of light.
- Challenge to current models -
GW190521 was detected on May 21, 2019 by three interferometers, which can measure a change thousands of times smaller than an atomic nucleus as gravitational waves pass Earth.
According to current knowledge, the gravitational collapse of a star cannot form black holes in the range of 60 to 120 solar masses because -- at that size -- the stars are completely blown apart by the supernova explosion that accompanies collapse.
And yet, the two black holes that gave rise to GW190521 were both in the range.
This event is a challenge for the current models of black hole formation, said Mapelli.
It is also a hint of how much is still not known.
This detection confirms that there is a vast universe that has remained invisible to us, said Karan Jani, an astrophysicist with the Nobel-winning LIGO gravitational wave experiment.
We have very limited theoretical and observational understanding of this elusive class of intermediate black hole.
But the very fact it could be detected is itself remarkable.
Our ability to find a black hole a few hundred kilometres-wide from half-way across the Universe is one of the most striking realisations of this discovery, Jani added.
The two studies were published in Physical Review Letters, and Astrophysical Journal Letters.
The LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) consortium is led by scientists at MIT and Caltech, while the Virgo collaboration includes more than 500 scientists across Europe.