ブラックホールから突如として放たれる光のメカニズムを追う

コンパクト天体とは

ブラックホールや白色矮（わい）星は、恒星が死んだ後に残るいわば星の死骸で、「コンパクト天体」と呼ばれています。コンパクト天体は強い重力で周囲のガスを吸い込みますが、人工衛星が地球に落ちないのと同じで、速度を持つガスはまっすぐ天体には落ちず、まず天体の周囲にガス円盤を形成します。その後、円盤のガスがどんどん増えて一定量を超えると、ガス同士の摩擦力が急増化し、ガスは速度を失い、天体に落ちていきます。このとき重力エネルギーが光に変換されてガスが明るく輝くため、普段は暗い天体に光の変動が見られるのです。
円盤からの光の変動は以前から知られていましたが、近年の観測技術の発展で得られたビッグデータにより、その変動には多様性があることがわかってきました。この多様な現象を統一的に説明できる物理モデルの確立をめざし、観測・研究が進められています。

さまざまな波長の光で観測

観測の対象は、コンパクト天体と恒星がお互いに周囲を回る「連星系」です。コンパクト天体は恒星からガスを引き込み、周囲に円盤を作ります。連星系の円盤は、光の変動周期が1年程度と短く、明るいものが多いため、観測しやすいメリットがあります。
もっとも、高性能な望遠鏡で観測しても連星系は点としかとらえることができず、形はわかりません。そこで、さまざまな波長の光（電磁波）を観測することで、コンパクト天体に起きている現象をひも解いていきます。ガス円盤の外側は可視光、天体に一番近い内側は1千万度もの高温になるためX線というように、円盤を網羅的に観測するには多波長域の電磁波の観測が必要なのです。

観測とシミュレーションで検証

観測で得られたデータを、ガスの動きの数値シミュレーションと照らし合わせ、天体で生じている物理現象を検証していきます。これまでの研究から、伴星の潮汐（ちょうせき）力が光の変動の多様性に影響しているらしいことがわかってきました。こうした個々の現象の解明が、宇宙の全体像を知るための重要なピースとなっていくのです。

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金沢大学理工学域数物科学類助教木邑真理子先生

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天文学

メッセージ

宇宙にはまだまだわからないことがたくさんあります。自分ならではの視点で研究テーマを開拓すれば、その分野の第一人者になるチャンスが大きい学問領域だといえます。宇宙研究では宇宙物理学が主流ではありますが、ほかにも宇宙生物学や、遠い未来に人類が移住した先の惑星での社会づくりを考える宇宙社会学など多様な分野があります。物理が苦手でも、また文系でも宇宙に関わる研究の道はあるはずなので、宇宙研究をめざすなら、高校生のうちにさまざまな知識を吸収しておきましょう。

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