見えない怪物が、銀河を轢き逃げしました。

編集・制作：未知なる宇宙科学 ARCHIVES 編集部

銀河間を突き進む暴走ブラックホール——20万光年の星の航跡

夜空に、一本の細い「飛行機雲」が伸びています。長さ20万光年。天の川銀河をまるごと二つ並べても届かないほどの距離です。その雲は青白い若い星々で構成されています。しかし奇妙なことに、その雲の先端には何も見えません。

正確には、そこには「何か」がいます。光を一切放たず、姿を見せず、しかし空間を引きずるようにして猛烈な速度で進み続けている天体が。その存在は直接確認できません。ただ、通過した後に残された長い航跡を、間接的に読み解くことができます。

超大質量ブラックホールとは何か

その正体は、超大質量ブラックホールです。ブラックホールとは、重力があまりに強く、光さえも脱出できなくなった天体のことです。「超大質量」と呼ばれる種類は、太陽の数百万倍から数十億倍という質量を持ちます。

20世紀初頭、アルベルト・アインシュタインが一般相対性理論を発表したとき、彼自身でさえブラックホールの実在を信じていませんでした。あまりに極端な存在で、自然界には存在しないだろうと考えていたのです。しかし宇宙は、人間の想像をはるかに上回る場所でした。

天の川銀河の中心にも、いて座A*（エー・スター）と呼ばれる超大質量ブラックホールが存在します。質量は太陽の約400万倍。2022年には、世界中の電波望遠鏡を連結させた「イベント・ホライズン・テレスコープ」が、その周囲を回るガスが描く光のリングを撮影することに成功しました。

ほとんどすべての銀河は、その中心にこうした超大質量ブラックホールを持っていると考えられています。銀河の中心に君臨する、見えない支配者です。では、もしそれが中心から弾き出されたとしたら、どうなるでしょうか。

ハッブル宇宙望遠鏡が捉えた一本の線

2023年、ハッブル宇宙望遠鏡が、ある遠い銀河からまっすぐに伸びる一本の細い線を捉えました。長さはおよそ20万光年です。研究者たちは最初、画像のノイズか、宇宙線が偶然写り込んだものだと考えました。ところが詳しく調べると、それは無数の若い星の集まりでした。

なぜこのような場所に、この形で星が並んでいるのか。導き出された仮説は、これが暴走する超大質量ブラックホールが残した航跡だというものです。

三体問題と重力スリングショット

推定された経緯はこうです。かつて二つの銀河が衝突・合体したとき、それぞれの中心にあった超大質量ブラックホール同士が接近していきます。さらにもう一つが加わり、三つ巴の状態になることがあります。三体問題——三つの天体が重力で絡み合うとき、その運動はカオス的になり、予測が不可能になります。

その過程で、複雑な重力の相互作用によって、一つのブラックホールが高速で弾き出されることがあります。これを重力スリングショットと呼びます。

今回の観測で推定された速度は、秒速約1,600キロメートル。地球から月までをわずか4分で駆け抜ける速さです。質量は太陽の約2,000万倍とされています。

星を生みながら進む航跡

ブラックホール自身は光を放ちません。しかしその強大な重力は、通り道にある冷たいガスを圧縮します。圧縮されたガスは収縮し、やがて新しい星の誕生を引き起こします。

こうして、暴走するブラックホールの背後に生まれたての青白い星々が連なり、一直線に伸びる航跡が形成されます。先頭を行く本体は見えないまま、その軌跡だけが星の光として宇宙に刻まれます。これがハッブルの撮像した「細い線」の正体だとされています。

この解釈には反論もある

この発見は天文学界に大きな議論を呼びました。

別の研究チームは、「これはブラックホールの航跡ではなく、真横から見た特殊なタイプの銀河（無重力銀河と呼ばれる種類）が、たまたまそう見えているだけではないか」という反論を発表しています。現時点では、決着はついていません。

ブラックホールが「見えない」という事実は、その存在証明の難しさと直結しています。航跡とおぼしき痕跡は観測されました。しかし原因天体を直接確認することは、原理的にできません。

この問題に対して、研究者たちはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に期待を寄せています。2021年に打ち上げられたこの望遠鏡は、赤外線でガスの動きを精密に計測できます。航跡の先端でガスが乱されているかどうか、その速度のずれを測ることができれば、見えない天体の存在を間接的に示す証拠になり得ます。

また理論研究では、こうしたさまよえる超大質量ブラックホールが、私たちが考えるよりも多く、銀河間の空間に存在しているのではないかとも指摘されています。光を放たず、誰にも気づかれることなく宇宙空間を漂う天体が、相当数あるかもしれないということです。

天の川銀河でも同様の現象が起きうる

この話は、遠い宇宙の出来事にとどまりません。

今からおよそ40億年後、天の川銀河は隣のアンドロメダ銀河と衝突する見通しです。そのとき、両者の中心にある超大質量ブラックホールがいずれ接近し、重力的に絡み合うことになります。

そこで重力スリングショットが起きれば、一方が弾き出されて新たな「逃亡ブラックホール」が生まれる可能性があります。あるいは二つが合体し、空間のゆがみが波として伝わる重力波を宇宙の果てまで放出するでしょう。

まとめ——何がわかっていて、何がわかっていないか

今回の観測で確かなことは、ハッブルが20万光年にわたる若い星の連なりを記録したという事実です。それがブラックホールの航跡であるという解釈は有力ですが、代替説も存在し、科学的な議論はまだ続いています。

見えない天体の存在をどう証明するか。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による精密なガス速度の計測が、次の判断材料になると期待されています。一本の星の線が何を意味するのか。その答えは、まだ出ていません。