それはすべての巨獣を小さくする巨獣です。クエーサー（急速に成長するブラックホール）は、サイズが信じられないほど急速に成長し、毎日太陽1個分の質量を蓄積し、成長の絶対最大限界に近いことが研究者らによって発見された。
この単一の天体は、太陽 500 兆個と同じくらい明るく、天の川銀河全体の 20,000 倍も明るいです。 「このクエーサーは、宇宙で私たちが知っている中で最も暴力的な場所であると想定する必要があります」と筆頭著者は言います。
クエーサーの芸術的な描写。画像クレジット:ANU/クリスティ・ロバーツ。 可能な最大の成長率
クエーサーは本質的には急速に成長するブラック ホールです。ブラックホールは光さえも逃れることができないため、目に見えないことは有名です。それらは膨張したとき (そして重力の影響によって) のみ私たちの目に見えます。しかし、クェーサー タイプのブラック ホールは見ることができます。
クエーサーは主に、その中心にある超大質量ブラックホールへのガスや塵の降着により、膨大な量のエネルギーを放出します。物質が螺旋を描きながらブラックホール内に入るにつれて、降着円盤が形成され、重力と摩擦力によって非常に高温になり、光、X線、その他の電磁放射の形で莫大なエネルギーが放出されます。このプロセスは信じられないほど効率的であり、クエーサーは宇宙で最も明るい天体の一部となります。
「ブラックホールがただそこに座っているだけでは、彼らは暗闇の中に座っており、光を発することも反射することもありません。しかし、ブラックホールが食べるとき、彼らの食べ物である物質は、最初に降着円盤と呼ばれるものに引き込まれます。これは、物質がブラックホールに飲み込まれるまで、ブラックホールの周りをどんどん近づいていく保持パターンです。その過程で大量の熱が生成され、急速に成長するブラックホールは銀河全体よりも明るく輝きます」とオーストラリア国立大学の筆頭著者クリスチャン・ウルフは述べています。
クエーサーは長い間科学者を魅了してきました。彼らは周囲の物質を貪欲に食べ、膨大な量の光とエネルギーを放出し、クエーサーを数十億光年の距離にわたって可視化します。実際、この特定のクエーサー (J0529-4351 と呼ばれる) は光を発し、120 億年かけて私たちに到達しました。
「しかし、宇宙は継続的に膨張しており、光が移動していた頃よりも大きくなっているため、ブラックホールは現在 120 億光年よりも遠く、240 億光年近く離れています」とウルフ氏は述べています。
しかし、これらの貪欲な宇宙フィーダーの中でも、J0529-4351は際立っています。基本的には絶対的な物理的限界まで成長します。それ以上のことをすると、クェーサーは「食欲を詰まらせる」だろうとウルフ氏は言う。エディントン限界と呼ばれるこの限界は、実質的に成長速度の限界です。つまり、ブラック ホールが「お好みで言えば、しゃっくりを起こさずに時間当たりどれだけの時間を費やすことができるか」と研究者は付け加えています。
巨大で古代だが、見つけるのは簡単ではない
遠くのクェーサーの周囲にある明るいハロー (この研究からのものではありません)。この発見は、ESO の超大型望遠鏡にある MUSE 装置を使用して行われました。画像クレジット:ESO。 この特定のクエーサーは天文学の驚異です。それは、周囲のあらゆるものを重力で引き寄せることによって、信じられないほどの量の質量を蓄積するだけではなく、これをあまりにも長い間続けたため、想像を絶する大きさに成長したということです。これは既知の宇宙で最も明るい天体ですが、それを見つけるのはそれほど簡単ではありませんでした。
「望遠鏡で撮った空の写真では、クェーサーは星のように見えます。最初のクェーサーは 61 年前に発見されました。それは、ランダムな青い星と一致するように見える強力な電波源だったからです。しかし、星の数はクェーサーよりもはるかに多いのです。ですから、この 2 つのタイプを区別し、星と干し草の山の中のクェーサーの針を明らかにする情報が必要です」とウルフは言います。
しかし最近では、欧州宇宙機関のガイア (私たちの周囲のすべての星の動きを測定する) や NASA の広視野赤外線探査探査機 (WISE) などのミッションから、より多くの優れたデータが得られています。ウルフ氏によれば、赤外線では星の色はクェーサーの色とは異なる傾向がある。なぜなら、星の表面は単一温度であるのに対し、クェーサーの輝く部分は色を変える温度の混合物を持っているからである。それはあまり明白ではありませんが、天文学者に今後のヒントを与えてくれます。
また、この物体が正確にどれくらいの大きさなのかもよくわかりません。ウルフは推定していると言っています 太陽質量は 170 億個ですが、これはかなり広い推定値です。
「正直に言うと、完全な不確実性は技術的には50億から500億の範囲にありますが、それは誰に尋ねるか、そして彼らが何を可能と考えるかによって異なります。」新しい機器が登場し、その範囲はますます狭められることになるでしょうが、その総質量の推定はまだ進行中です。
餌やりの狂乱は終わりました
ただし、この巨大企業については心配する必要はありません。ウルフ氏によると、非常に遠いだけでなく、摂食の熱狂はすでに終わっているという。私たちが今実際に見ているのは、数十億年前の宇宙初期のクエーサーの様子です。
「銀河内のガスはほとんどが星に変わったため、摂食狂の時代は終わった。数十億年を経て、星は互いに秩序あるパターンを形成するようになった。星は主に、銀河の中心に眠るブラックホールの周りのきちんとした軌道を描いている。星が突然穴に向かって急降下したとしても、ほとんどは単なるパチンコ操作を実行し、再び別の方向に逃げるだろう」と研究者は ZME Science に語った。
「燃料だけで太陽系の目的地に到達できない場合、私たちの宇宙探査機は木星とのパチンコ操縦を使用します。しかし、2台目の宇宙探査機がちょうど間違った瞬間にミラー操縦で逆方向に来たという不運を想像してみてください。2台の探査機は、一瞬静止したままの破片の雲に衝突し、その後石のように木星の大気中に落ちてしまいます。そのような衝突は、若い宇宙の無秩序ではよくあることであり、ブラックホールはその初期の恩恵を受けました」混沌。」
このような巨大なブラックホールが見つかることも非常にまれです。ウルフのチームは、この巨大な怪物を見つけるために、ほぼ全空を探索しました。
ここは地獄です
ここで疑問が生じます。このような場所は実際にはどのように見えるのでしょうか?
ウルフが説明するように、地獄です。 非常に良いたとえです。
「地獄は、非常に不快な場所であり、熱く、人間の生命体にとって敵対的な場所として想像されてきました。全天天文学の調査のおかげで、私たちは現在、おそらく宇宙で最も地獄のような場所を発見しました」とウルフ氏は ZME Science に語ります。
念のため言っておきますが、私たちはこの場所の明確な画像を持っていません。クエーサーは望遠鏡では点として見えます。しかし、それは研究者が何も知らないという意味ではありません。
降着円盤 (ブラック ホールの周りを周回する霧の破片) の直径はなんと 7 光年です。これは、私たちの太陽系に最も近い太陽系であるアルファ・ケンタウリまでの距離の 1.5 倍です。これは、ブラックホールの周りを静かに周回している平和的な破片でもありません。それは、嵐の目に壊滅的なブラックホールがあり、音を立て、渦を巻き、衝突する激動のハリケーンです。
この円盤の外縁の電流は毎秒数万マイルに達します。 。ああ、すべてが数万度という非常に高温になるでしょう。しかし、状況はさらに良くなります。この場所にはほぼ間違いなく強力な磁場があり、稲妻がいたるところで放電し、さらに多くの熱が発生します。
正直なところ、宇宙でこれ以上に地獄のような場所を見つけるのは難しいでしょう。
「私はそれを、宇宙のどこでも発見した最大の地獄への門と表現することが多いです。なぜなら、もしあなたが降着円盤に個人的に落ちたら、空中に飛ばされたり、雷に打たれたりすることを除けば、おそらくブラックホールに落ちてしまい、そこから戻ることはできないからです。」
しかし、この天体がどれほど極端であるか（それ自体が注目に値する）に単に驚くだけでなく、研究者らは間もなくクェーサーを使って宇宙がどのように膨張しているかを理解できるようになるだろう。展開はいつも同じですか？この割合は変化しますか?変化する場合、どのように変化しますか?これらは重要な問題であり、宇宙論の大きな課題の 1 つは、「宇宙の膨張の歴史」を地図化することです。
今後数年以内に登場する望遠鏡は、赤方偏移（宇宙にある物体からの光が進むにつれてより長く赤く波長が伸びる現象）を前例のない詳細さで測定できるようになるだろう。この知識があれば、世界の膨張率がどのように変化しているかを分析することもできるでしょう。
つまり、最終的には、これらの地獄のような場所が非常に役立つものになるかもしれません。私たちはそこに探検家を送りたくありません。ずっと。
この研究はNature Astronomy に掲載されました。 .
