Research Abstract


Millimetre-wave emission from an intermediate-mass black hole candidate in the Milky Way

2017年9月4日 Nature Astronomy 1 : 709 doi: 10.1038/s41550-017-0224-z


太陽質量(M)の100万倍よりも大きな質量をもつブラックホールが大質量銀河の中心部に潜んでいることは、広く受け入れられている。恒星質量ブラックホールの起源はよく理解されているものの、そのような「超大質量」ブラックホール(SMBH)の起源はいまだ明らかになっていない。可能性のある一つのシナリオは、中間質量ブラックホール(IMBH)が、若いコンパクトな星団において暴走的な合体によってつくり出され、銀河の中心部で合体してSMBHを形成したというものである。IMBHの多くの候補天体が挙げられてきたが、決定的なものとして受け入れられた天体は存在しない。我々は最近、銀河系の中心付近に、極めて広い速度幅をもった特異な分子雲CO–0.40–0.22を発見した。ガスの運動力学を注意深く解析することにより、この分子雲にはおよそ105Mの質量をもったコンパクトな天体が隠されていることが結論づけられた。本論文では、CO–0.40–0.22の中心付近にコンパクトなガス雲と点状連続波源を発見したことについて報告する。この点状連続波源(CO–0.40–0.22*)は銀河系内のSMBH(Sgr A*)の1/500の明るさで、広帯域スペクトルを示している。点状の大質量天体の周囲についての数値シミュレーションは、高密度な分子ガスの運動学をよく再現し、CO–0.40–0.22*が中間質量ブラックホールのもっとも有望な候補天体の一つであることを示唆する。

Tomoharu Oka, Shiho Tsujimoto, Yuhei Iwata, Mariko Nomura and Shunya Takekawa

Corresponding Author

岡 朋治
慶應義塾大学 理工学部 物理学科

It is widely accepted that black holes with masses greater than a million solar masses (M) lurk at the centres of massive galaxies. The origins of such ‘supermassive’ black holes (SMBHs) remain unknown1, although those of stellar-mass black holes are well understood. One possible scenario is that intermediate-mass black holes (IMBHs), which are formed by the runaway coalescence of stars in young compact star clusters2, merge at the centre of a galaxy to form a SMBH3. Although many candidates for IMBHs have been proposed, none is accepted as definitive. Recently, we discovered a peculiar molecular cloud, CO–0.40–0.22, with an extremely broad velocity width, near the centre of our Milky Way galaxy. Based on the careful analysis of gas kinematics, we concluded that a compact object with a mass of about 105M is lurking in this cloud4. Here we report the detection of a point-like continuum source as well as a compact gas clump near the centre of CO–0.40–0.22. This point-like continuum source (CO–0.40–0.22*) has a wide-band spectrum consistent with 1/500 of the Galactic SMBH (Sgr A*) in luminosity. Numerical simulations around a point-like massive object reproduce the kinematics of dense molecular gas well, which suggests that CO–0.40–0.22* is one of the most promising candidates for an intermediate-mass black hole.