ジェームズ・ウェッブ望遠鏡が古代の超大質量ブラックホールを初めて直接測定

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、若い宇宙にある超大質量ブラックホールの質量を初めて直接測定したことを記録した。 Abell2744-QSO1 の中心天体の重さは太陽の質量の約 5,000 万倍です。ビッグバンから 7 億年後に見られる小さな赤い銀河の中心に位置しています。

研究者らはブラックホールの周囲のガスの動きをマッピングした。分析の結果、それがシステムの総質量を支配していることがわかりました。この発見は、これらの巨大な物体が宇宙史の非常に早い段階でどのようにして出現したのかについての新たな議論の扉を開くことになる。

ジェームズ・ウェッブはどのようにしてブラックホールの質量を測定したのか

研究チームは望遠鏡のNIRSpec装置を使用して軌道上からガスを観察した。近赤外分光器は、正確なケプラーパターンに従う速度を捕捉しました。中央の中心部にあるこの動きは、集中力を維持するために重要です。

• 中心付近ではガスの回転が速くなります
• 速度曲線は点の重力引力を確認します
• 以前の測定は間接的な方法に依存していました
• 質量はガス力学から直接計算されるようになりました。

このブラック ホールは、Abell2744-QSO1 の総質量の少なくとも 3 分の 2 に相当します。銀河内の星の数ははるかに少ないです。この不均衡は、銀河とブラックホールが数十億年にわたって一緒に成長するという古典的なモデルに疑問を投げかけます。

Abell2744-QSO1 は小さな赤い点のクラスに属します

これらのコンパクトで赤みがかった物体は、ジェームズ・ウェッブの最初の観察では多数出現しました。それらは宇宙の最初の10億年間にはよく見られましたが、今日ではほとんど存在しません。 Abell2744-QSO1 は、このクラスで初めて質量を直接測定しました。

周囲の銀河は暗いです。中心のブラックホールは原始に近い水素とヘリウムのガスで輝いています。金属量が少ないことは、その環境が初期の宇宙の環境に近かったことを裏付けています。

ブラックホールの形成への影響

この結果は、いくつかの超大質量ブラックホールが、それらをホストする銀河よりも前に出現した可能性があることを示唆しています。データから 2 つの仮説が有力になります。 1つは、巨大なガス雲の直接的な崩壊を指摘しています。また、ビッグバン直後に形成された原始ブラックホールについても言及しています。

Leia Tambem

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ケンブリッジ大学のロベルト・マイオリーノ氏は、その影響を強調した。この発見は、古典的な形成シナリオの見直しを表しています。記事は同日、王立天文学協会の Nature および Monthly Notices に掲載されました。

Abell2744-QSO1 のブラック ホールは、銀河内のすべての星を合わせたよりも重いです。この割合は、ブラックホールが星の質量のほんの一部に相当する局所宇宙で見られるものをはるかに超えています。

NIRSpecによる観測の技術詳細

NIRSpec の積分フィールド ユニットにより、中心からのさまざまな距離での速度をマッピングすることができました。研究者らは、実際の動きを、さまざまな質量分布で予想される動きと比較しました。観測されたケプラー回転を説明できるのは点オブジェクトだけです。

イグナス・ジュオジュバリスとコジモ・マルコンチーニが作業の一部を主導しました。この共同研究には、フィレンツェ大学、マックス・プランク研究所、ベングリオン大学などの機関が関与しました。

初期宇宙の将来の研究に何が起こるか

天文学者たちは現在、同じ技術を使ってさらに小さな赤い点を観測することを計画している。目的は、Abell2744-QSO1 が例外なのか、それとも若い宇宙に共通するパターンを表しているのかを理解することです。 James Webb は、確立されたモデルに疑問を投げかけるデータを提供し続けています。

この発見は、宇宙論に不可欠なツールとしての望遠鏡の役割を強化します。新しい直接測定のたびに、科学者は宇宙構造の形成の最初の章についての答えに近づきます。