天文学者のチームは最近、地球からわずか1万光年の距離で斜めブラックホールを観測しました。このブラックホールの自転軸は、その周囲を周回するデブリの面と少なくとも40度ずれており、これは天文学者がこれまでに観測した同種のブラックホールの中で最も極端なずれです。
この系はMAXI J1820+70と呼ばれ、小さなブラックホール（太陽の約8倍の質量）と太陽の約半分の大きさの恒星を含んでいます。天体物理学者の最近の計算によると、このブラックホールは、光さえも逃れられないほどの強力な重力場を持つ、非常に高密度の天体です。このブラックホールは、周囲を周回する物質に比べて奇妙な角度で回転しています。研究者たちは、この傾きは、恒星の激しい死という、この天体が誕生した経緯の名残ではないかと考えています。
「主な成果は、ブラックホールのスピンと軌道スピンの間に大きな（40度以上）ずれがあることを初めて測定したことです」と、フィンランドのトゥルク大学の天体物理学者で論文の筆頭著者であるユリ・プータネン氏は、ギズモードへのメールで述べています。「この場合、ブラックホールの形成経路として考えられるのは、大質量星の核崩壊時に、非対称ニュートリノ放出によってブラックホールが大きく蹴り込まれたことです。」
プータネン氏が言及する「キック」とは、ブラックホールを生み出した超新星爆発（大質量星の崩壊）の結果である。死にゆく星から放出された物質は、ブラックホールに「出生キック」と呼ばれるものを与え、大質量天体を周囲の天体との位置関係からずらすことがある。
「爆発自体による『衝突』というよりは、2つの物体をくっつけている重力場の突然の変化が、超新星爆発で形成されるブラックホールが極めて速い回転速度を獲得するという事実と相まって、重要なのです」と、この新論文に関するPerspectives記事を執筆した欧州南天天文台の天体物理学者フェルディナンド・パタット氏は、ギズモードへのメールで述べた。
ブラックホールは強い重力場によって隣接する恒星から物質をゆっくりと引き寄せ、その高密度の深淵の周りに降着円盤を形成しています。恒星の物質の一部はブラックホールに飲み込まれますが、一部は2つの巨大な物質ジェットとして放出され、光速の約80%の速度で噴出します。
研究者たちは、これらのジェットの角度とシステムの軌道面の傾斜を観察することで、状況が狂っていることを突き止めました。「軌道面の位置角が欠けていました」とパタット氏は言います。「これは、軌道面上の物質から発せられる光の偏光によって得られました。」
「これがこのアプローチの斬新さです」とパタット氏は付け加えた。「偏光は、他の信号では得られない幾何学的な情報を持っています。表面の詳細を識別できなくても、放射面の向きが何であるかを教えてくれるのです。」
ポウタネン氏によると、このような傾きの異なるブラックホールは他にも存在する可能性が高いが、測定は難しいという。研究チームはさらにブラックホールを探す計画で、さらに2021年12月に打ち上げられたNASAの新しい衛星IXPEのデータを用いて、今回のブラックホールの構造をさらに調査し、なぜこれほどまでに傾いたのかをより深く理解する予定だ。
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