How to Swallow a Sun

星を引き裂く姿　潮汐破壊現象

By S. Bradley Cenko ／Neil Gehrels

S. B. センコ／N. ゲーレルズ


At the heart of our Milky Way and of virtually every other large galaxy lurks a deep cosmic mystery—a supermassive black hole. Squeezing millions to billions of times more mass than our sun into regions smaller in size than our solar system, these objects are so bizarre as to seem almost mystical. No one yet understands exactly how nature has managed to compress so much matter into such small spaces. What is clear is that the hidden gravitational hands of supermassive black holes reach out to shape their surrounding galaxies in profound yet subtle ways. By studying the growth and behavior of these ghostly black holes, scientists hope to unlock the secrets of how galaxies themselves are born and evolve.		天の川銀河をはじめ，ほぼすべての大型銀河は，その中心に深遠な宇宙の謎を秘めている。超大質量ブラックホールだ。太陽の数百万倍～数十億倍もの質量が，太陽系より狭い領域に詰め込まれている。私たちの想像を超えた非常に神秘的な存在だ。これほどの大質量の物質がどのように圧縮され，わずかな空間におさまるのか，正確には理解されていない。　はっきりしているのは超大質量ブラックホールが周囲の銀河に向かって見えない重力の手を伸ばし，それら銀河の形成に，微妙ではあるが重大な影響を及ぼしていることだ。この得体の知れないブラックホールの成長と振る舞いを研究することで，それらを宿している銀河そのものの誕生と進化の秘密を解き明かせるだろうと天文学者は期待している。
The trouble is that because they emit no light, supermassive black holes spend most of their time dormant and invisible to us. They come to life only when they feed, but their meals are surprisingly rare—most of the gas, dust and stars swirling around them reside in stable orbits and will never be consumed. Yet they are always hungry, and whenever something sizable does happen to fall in, the resulting feeding frenzies can be seen from far, far away.		ただ問題がある。超大質量ブラックホール自体は光を発せず，またほとんどの期間が休眠状態で，その間は光を出さないため，活動を観測できないのだ。ブラックホールが活動するのは物質を呑み込む時だが，その頻度は驚くほど低い。ブラックホールを取り巻くガスや塵，恒星のほとんどの軌道は安定しており，ブラックホールに呑み込まれることはない。　しかし，ブラックホールは常に飢えており，何かの拍子にそこそこ大きな天体を呑み込んだ際は，遠い宇宙の彼方からでもその模様を目にすることができる。
For most of the past half a century, scientists have primarily observed just one variety of feasting black holes: quasars. Discovered by astronomer Maarten Schmidt in 1963, quasars are the ultraluminous centers of active galaxies that can be seen all the way to the outskirts of the visible universe, each shining brighter than billions of suns. They are thought to occur when massive clouds of gas and dust plunge onto a supermassive black hole for hundreds of thousands or millions of years, compressing, heating and glowing as they circle the black hole’s maw. Quasars, however, are less than ideal objects of study. They are extreme events that are typically quite distant and relatively rare, and they constitute a small portion of any supermassive black hole’s lifetime. They thus provide a limited view, leaving astronomers blind to how supermassive black holes more routinely feed and grow in the local universe. Researchers have also studied supermassive black holes by clocking the speeds of stars whizzing around them, but these measures work solely for objects very close to home—in the Milky Way or one of our immediate galactic neighbors—where current telescopes can resolve individual stars.		過去半世紀の間に観測された活動中のブラックホールはほぼ1つのタイプに限られていた。クエーサーだ。1963年に天文学者のシュミット（Maarten Schmidt）が発見したクエーサーは，活動的な銀河の中心部だと考えられ，観測可能な宇宙の領域内であれば，どこにあっても見えるほど明るく輝いている。1つのクエーサーの輝きは太陽数十億個分以上に相当する。　クエーサーは，ガスと塵からなる巨大な雲が数十万年から数百万年かけて超大質量ブラックホールに吸い込まれる際に見られる現象だと考えられている。引き寄せられたガスと塵はブラックホールの周囲を渦巻きつつ，圧縮され高温になって明るく輝く。　だがクエーサーは理想的な研究対象とは言いがたい。クエーサーは非常に極端な現象で，ほとんどの場合，超遠方にあり，発生頻度が比較的低く，超大質量ブラックホールがクエーサーとなる期間はごく限られている。そこから得られる情報は限定的で，超大質量ブラックホールが通常，どのように天体を呑み込み，成長していくのかはわからない。　超大質量ブラックホールの周囲を回る恒星の速度を測定する試みもあるが，このアプローチは現在の望遠鏡の解像度で個々の恒星を見分けられる範囲，つまり天の川銀河内部か，そのすぐ近くの銀河あたりまでしか適用できない。