ジェームズ・ウェッブ望遠鏡が宇宙初期の驚くべき巨大な休止状態のブラックホールを明らかにする

初期の宇宙は、小さな銀河、小さなブラックホール、着実な成長というシナリオに従うはずでした。しかし、宇宙はよくあることですが、私たちに変化球を投げかけます。天文学者は、ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) を使用して、銀河 GN-1001830 でビッグバンからわずか 8 億年後に存在する巨大なブラック ホールを発見しました。

ブラックホール自体の質量は太陽のほぼ4億倍ですが、さらにもう一つのひねりがあります。このブラックホールは現時点ではほとんど何もしていません。ブラックホールは、ガスを引き裂いて宇宙の標識のように光り、厄介な食べ物であると考えられています。しかし、これは穏やかで静かなので、天文学者は頭を悩ませています。

この発見は、JWST 先端銀河系外探査 (JADES) の一環として行われ、ブラック ホールがどのように形成され成長するかについての現在の概念に疑問を投げかけます。このブラック ホールのホスト銀河に対する質量は驚くほど高く、ほぼ 40% です。比較すると、天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールである射手座 A* は、銀河の質量の 0.1% 未満にすぎません。さらに、ブラックホールがなぜその乱雑な食事を「止めた」のかは正確には不明です。

ブラックホールは通常、その縁の周りを渦巻くガスや塵が発する輝かしい光を通してその姿を現し、時には主銀河内のすべての星よりも輝くことがあります。しかし、この巨人は摂食の狂乱を乗り越え、今は休んでいるようです。その異常な静けさにより、研究者は、そのホスト銀河（私たちが近くで見る銀河よりもはるかに小さい銀河）を、ブラックホールがまだ放射線で輝いている場合よりも詳細に研究することができました。

「このブラックホールは休止状態にありますが、その巨大なサイズにより検出が可能になりました」 とネイチャー誌に掲載された研究を主導したケンブリッジ大学カブリ宇宙論研究所のイグナス・ジュオジバリス氏は述べた。 。 「その休眠状態により、ホスト銀河の質量についても知ることができました。初期の宇宙では、比較的小さな銀河であっても、絶対的なモンスターを生み出すことができました。」

ブラックホールを大きくする

ブラックホールは一般に質量を詰めるのに長い時間がかかります。最初は小さく、着実にガスと塵を食べます。何百万年、何十億年もかけて、それらは大きくなり、明るく輝きます。

しかし、今回新たに発見されたブラックホールはその型を打ち破るものだ。それは非常に大規模かつ初期のものであり、より劇的な何かが起こったことを示唆しています。ゆっくりとむしゃむしゃ食べるのではなく、短時間で激しい爆発で大量のガスを食い込み、周囲に残った物質の多くを排出した可能性があります。

ケンブリッジ大学カブリ研究所兼キャベンディッシュ研究所のロベルト・マイオリーノ氏は、「ブラックホールは『生まれつき大きくなった』可能性があり、ウェッブ氏が宇宙初期に巨大なブラックホールを発見した理由を説明できるかもしれない」と述べた。 「しかし、別の可能性としては、彼らが多動の期間を経て、その後、長期間の休眠状態になる可能性があります。」

このパターン（短いごちそうが長い昼寝で中断される）は、このブラックホールがいかに急速に重くなったかを説明している可能性があります。研究チームが実行したコンピューターモデルによると、ブラックホールは短期間の「スーパーエディントン」成長段階を経た可能性がある。これらの段階では、これまで考えられていたよりも早くガスを吸い込み、わずか数百万年の間に質量が膨れ上がった可能性がある。その後、ほとんど何もせずに 1 億年以上、薄暗く目立たないように見える可能性があります。

現在は非常に静かなので、このブラック ホールを検出するのは困難でした。天文学者は、JWST の感度と、ホールの存在を明らかにする光るガスの微妙な信号のおかげで、このブラック ホールを発見することができました。そのような「眠れる巨人」を 1 つ見つけることは、目に見えない他の無数の巨人が潜んでいる可能性があることを示唆しています。これらの休眠中のブラック ホールは珍しい珍品ではなく、むしろ一般的である可能性があります。初期の調査では、その薄暗さのために単に見逃されていただけかもしれません。

「これを見つけたことには驚いています」とマイオリーノは言いました。「でも、他にもたくさん見つかると思うと興奮しています。」

この発見により、科学者たちは銀河とその中心ブラックホールがどのようにして一緒に成長するかについての長年の仮説を再考することを余儀なくされた。初期のブラックホールの多くが急速に巨大なサイズにまで飛躍した場合、銀河がどのように星を形成し、物質を組み立て、進化したのかを理解するのに大きな影響を与えるだろう。また、数十億年後に一部の銀河が他の銀河と大きく異なって見える理由も説明できるかもしれません。