恒星質量ブラックホールと銀河中心の超巨大ブラックホールの間には、宇宙の目録に永続的な空白が存在してきた。数百から数万太陽質量に及ぶ中間質量ブラックホールは、 frustratingなまでに捉えどころがなかった。
今、天文学者チームが高速電波バーストの動的スペクトルに隠れた2つの有望な候補を発見した。
CHIME/FRBカタログ第2版のデータを用いて、Huan Zhou率いる研究者らは、FRB信号中の重力マイクロレンズ署名を探索するパイプラインを開発した。FRBが巨大なコンパクト天体の近くを通過すると、その天体の重力が電波を曲げて集束させ、バーストの動的スペクトルに干渉パターンを生み出し、レンズの質量を明らかにする。
2つの候補
チームは2つのそのような署名を特定した。FRB 20190131Dは280から467太陽質量の天体によってレンズ効果を受けたように見える。FRB 20211115Aは539から609太陽質量のレンズを示している。両者は中間質量域に明確に位置し、約10太陽質量の恒星質量ブラックホールと数百万太陽質量以上の超巨大ブラックホールの間のギャップを埋めている。
これらのFRBへの視線上に介在する銀河が存在しない場合、2つの天体は原始起源の孤立した中間質量ブラックホールである可能性がある。つまり、恒星の崩壊によるものではなく、ビッグバンの直後に形成されたことを意味する。そのシナリオでは、この質量域の原始ブラックホールは暗黒物質の約4%を占めることになる。
クリーンな探査手段
FRBマイクロレンズは、望遠鏡では見えない暗くコンパクトな天体を検出するクリーンな方法を提供する。降着からの重力波署名やX線放出に依存する従来の中間質量ブラックホール探索とは異なり、マイクロレンズはブラックホールが積極的に物質を摂取しているかどうかに関係なく機能する。
この手法には注意点もある。チームは、FRB放出メカニズムがレンズ様信号を生成できるかどうかのより深い理解が、この方法が標準ツールとして完全に確立される前に不可欠であると警告した。
候補が真のレンズ事象でない場合、300太陽質量以上の中間質量原始ブラックホールの上限は、95%の信頼度で暗黒物質の約13%である。
この発見は、7月23日にarXivで改訂されたプレプリントとして公開された。
雅子 訳