天文学者が宇宙最古の超大質量ブラックホールを発見

ユークリッド宇宙望遠鏡と、すばる望遠鏡などの地上の天文台との共同研究により、宇宙初期にこれまで見られなかった 31 個のクエーサーが特定されました。超大質量ブラックホールを動力源とするこれらの天体のうち 2 つは、これまで天文学で記録された中で最も遠く、最も古い天体として新たなマイルストーンを打ち立てました。スバルの広視野カメラで撮影された画像は、この解明にとって極めて重要でした。

最遠のクエーサーとその時代記録の表示

クエーサーとして知られるこれらの活動銀河核は、銀河の中心にある超大質量ブラックホールによって駆動される信じられないほど明るい領域を表します。物質がこれらの巨大な物体に引き寄せられると、強烈なエネルギーの放出が起こり、強力な光を発します。クエーサーの輝きは、しばしばそれ自体の母銀河の明るさを上回るため、初期宇宙を調査するための貴重なツールとなっています。

最も原始的な状態では、クエーサーは本物の宇宙の「タイムマシン」として機能し、宇宙の黎明期への窓を提供します。これらの現象を分析することで、天文学者は最初の銀河や超大質量ブラックホールの形成と成長の謎を解明することができます。その存在を理解することは、宇宙の進化を現在のシナリオまで追跡するために不可欠です。

芸術的表現におけるクエーサーの複雑さと明るさ

宇宙の初期段階におけるクエーサーの探索は、何十年にもわたって天文学の変わらぬ目標でした。過去 10 年間にわたり、すばる望遠鏡によって行われた調査では、特に光度の低い天体に焦点を当てて、これらの原始天体のうち約 200 個を特定することに成功しました。しかし、130億光年を超える最も遠い距離になると、既知のクェーサーの数はその集団の全体像を提供するには不十分でした。

欧州宇宙機関 (ESA) によるユークリッドミッションの開始により、観測シナリオは根本的に変わりました。 2023 年に打ち上げられたユークリッド望遠鏡は、感度の向上と広大な視野を統合し、これまでの大規模調査で確認されたものよりも 10 ～ 100 倍暗いクエーサーの検出を可能にします。

これまで科学界は、赤方偏移が 7 を超えるクエーサーを 9 個しか認識していませんでしたが、今回の新たな発見により、そのグループにさらに 12 個が追加されました。特に、天体 EUCL J172902.75+641018.1 (赤方偏移 7.77) と EUCL J125308.55+705432.3 (赤方偏移 7.69) は、これまでに確認された中で最も遠いクエーサーとして際立っています。それらは地球から 130 億光年以上離れており、ビッグバンからわずか 6 億 7,000 万年後の時期に発生しました。

この驚くべき発見には、すばる望遠鏡の Hyper Suprime-Cam (HSC) からの光学画像情報も組み込まれています。早稲田大学の研究者で国際ユークリッドチームのメンバーである尾上雅房氏は、ユークリッドの赤外線データとより短い波長での光学観測を組み合わせる重要性を強調する。同氏によると、初期宇宙でクエーサーを見つけるには、赤外線では強く輝くが、可視光域では明るさが急激に減少するクエーサーを特定することが不可欠だという。 HSC の記録は、候補のリストを改良し、現在最も遠いクエーサーの称号を保持している 2 つのクエーサーを選択する上で非常に重要でした。

すばる望遠鏡は、マウナケアにある他の天文台と連携して、北半球の空のスナップショットを提供することで、ユークリッド観測の重要なサポートの役割を果たしています。調査のこの初期段階で複数の遠隔クエーサーが明らかになったということは、ユークリッドと地上の観測ステーションとの間の強力な協力関係を強調するものである。

2023 年 7 月に打ち上げられ、2024 年 2 月にマッピング作業が開始される Euclid は、数十億の銀河のカタログを作成し、宇宙の広大な 3 次元構造を明らかにするように設計されています。最近の発見はわずか 18 か月のデータから得られたもので、長い旅の始まりを示しています。この望遠鏡は 6 年間のミッションを通じて、宇宙の原始段階にある数百のクェーサーを識別することが期待されており、銀河や超大質量ブラック ホールの形成と進化の理解に大きく貢献します。

宇宙地図作成の範囲と新記録保持者の位置

「すでに広範な研究が行われているにもかかわらず、宇宙の初期段階における太陽の数十億倍の質量を持つ超大質量ブラックホールの急速な形成と成長は依然として謎のままです。この新しい距離記録の検証により、この謎はさらに顕著になりました。」と尾上匡房氏はコメントし、中心的な疑問を補強している。

発見チームの一員であり、すばる望遠鏡による遠方クエーサー調査の長年のリーダーである愛媛大学の松岡良樹氏は、「ユークリッドがこのような短期間で数十年にわたる地上調査を上回るレベルの成功を達成したことは印象的である。将来の観測では間違いなく、さらに遠い距離やさらに早い宇宙時代のクェーサーが明らかになるだろう。この目的のために、すばる望遠鏡による継続的な監視が行われている」と述べている。望遠鏡は宇宙の過去にどれだけ遡ってクェーサーを発見できるかを明らかにすることを楽しみにしています。これは間違いなく超大質量ブラックホールの起源に関する重要な手がかりを提供するでしょう。」