【 💫#宇宙ニュース 】最新の宇宙情報を届けています！2025-01-28(英文掲載2025-01-28-AM6:00)～「小さな赤い点」銀河に存在する超大質量ブラックホールは、予想の1000倍の大きさであり、天文学者たちはその理由が分かっていません。～　「私たちの測定結果によれば、研究対象の銀河における超大質量ブラックホールの質量は、恒星質量の10％に相当します。」
    
⭐️①画像左上：イラストには、宇宙の網に埋め込まれた 7 つの「小さな赤い点」銀河が示されており、そのうちの 1 つは超大質量ブラックホールに支配されている (画像提供: Robert Lea (Canva で作成))
⭐️②動画右上：ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の赤外線ビューは『強力なタイムマシン』になるだろう。
⭐️③画像左下：画像は、JWST が初期宇宙で観測した「小さな赤い点」銀河 6 つを示しています。(画像提供: NASA、ESA、CSA、STScI、Dale Kocevski (コルビー大学))
⭐️④画像右下：AGNと呼ばれる領域の中心にある超大質量ブラックホールを示すイラスト(画像提供: NASA/JPL-Caltech)

☄️～天文学者たちはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使って、初期宇宙に遠く離れた、非常に巨大な超大質量ブラックホールを発見した。ブラックホールは、それを包む銀河の恒星の質量に比べると、あまりにも巨大すぎるようだ。～

現代の宇宙では、私たちの天の川銀河に近い銀河では、超大質量ブラックホールの質量は、その主銀河の恒星質量の約 0.01% に等しい傾向があります。したがって、銀河内の恒星の 10,000 太陽質量ごとに、中心にある超大質量ブラックホールの質量が約 1 太陽質量になります。
新しい研究で、研究者らは、 JWSTが観測した初期の銀河のいくつかにある超大質量ブラックホールの質量が、その銀河の恒星質量の 10% であると統計的に計算した。つまり、これらの銀河の恒星の 10,000太陽質量ごとに、なんと超大質量ブラックホールの質量が 1,000 太陽質量あるということになる。
「これらの超大質量ブラックホールの質量は、それらが存在する銀河の恒星質量に比べて非常に大きい」とオーストリア科学技術研究所（ISTA）の科学者でチームリーダーのヨリット・マティー氏は「最も極端なシナリオでは、ブラックホールが1,000倍も重すぎることを意味する。」
この発見により、太陽の何百万倍、あるいは何十億倍もの質量を持つ超大質量ブラックホールが初期宇宙でいかに急速に成長したかという謎の解明に天文学者が一歩近づくことになるかもしれない。
「この発見は『厄介』と言うよりは、『有望』だと言うべきだ。大きな食い違いは、何か新しいことがこれからわか​​ることを示唆しているからだ」とマティー氏は付け加えた。

～物語は小さな赤い点から始まる～
JWSTは2022年夏に地球へのデータ送信を開始して以来、100億ドルの望遠鏡によって天文学者は初期宇宙についての理解を深めることができた。
これには、宇宙がまだ 10 億年未満だったときに太陽の何百万倍もの質量を持つ超大質量ブラックホールが発見されたことも含まれます。これは問題です。なぜなら、科学者は、ブラックホールが次第に大きくなる合体連鎖と、周囲の物質を貪欲に摂取してブラックホールが超大質量サイズになるまでに 10 億年以上かかると推定しているからです。
JWST による初期宇宙の調査のもう一つの重要な側面は、 「小さな赤い点の銀河」の発見である。これらの銀河のいくつかは、ビッグバンからわずか 15 億年後、つまり宇宙が現在の年齢の約 11% だったときに存在していた。
これらの驚くほど明るい初期銀河の赤い色は、降着円盤と呼ばれる超大質量ブラックホールの周りの平坦な物質の雲の中のガスと塵から来ていると考えられている。巨大ブラックホールがこの物質を餌とするため、活動銀河核(AGN) と呼ばれるコンパクトな領域から大量の電磁エネルギーが放出される。
「2023年と2024年に、私たちと他のグループは、JWSTの最初のデータセットで、初期宇宙にこれまで隠されていたAGNの集団を発見しました」とマティー氏は語った。「これらの物体から見える光、特に赤い光は、超大質量ブラックホールの周りの降着円盤から発生しています。」
「これらの物体は、JWSTの画像にそのように表示されるため、「小さな赤い点」として知られるようになりました。」
現在、この初期の銀河集団は、十分に理解されていないものの、非常に興味深いものです。たとえば、初期宇宙では、小さな赤い点は、地球から超大質量ブラックホールのエネルギーを受けたクエーサーとして見られる、これまでに知られている AGN 集団と比較して、はるかに多く存在するようです。
「小さな赤い点は、X線放射の弱さなど、AGNとしては非常に珍しい、非常に注目すべき特性も示しています。また、赤外線放射も異常です」とマティー氏は言う。「これらの複雑さのため、私たちは小さな赤い点から観測される光の解釈に苦労しており、その特性を研究するのは非常に困難です。」
ここで、マティー氏と同僚たちの新しい研究の出番となる。研究チームは、JWST 2年目（サイクル2）の「All the Little Things（ALT）」調査のデータセットを使用して、空の特定の領域にあるすべての銀河の正確な3Dマップを作成した。
「その領域内で、私たちは以前の研究と同様に7つの小さな赤い点を特定しましたが、今では3D銀河地図でこれらの小さな赤い点の位置を比較できるようになりました」とマティー氏は語った。
研究チームが発見した小さな赤い点は非常に遠くに位置しており、その光が地球に届くまでに約125億年を要している。それらはいわゆる宇宙の銀河網の中に密集しており、その位置が極めて重要である。

～小さな赤い点の銀河は宇宙の網の上のかけらである～
宇宙の網における銀河の位置は、銀河の種類によって異なります。より進化した、質量の大きい銀河は、網の糸が接続するノードなどの高密度領域で見つかります。より若く、質量の小さい銀河は、ノードから離れた個々の糸の長さに沿った、宇宙の網の密度の低い領域で見つかる傾向があります。
「小さな赤い点が、低質量の若い銀河に似た環境にあることが分かりました」とマシー氏は言う。「これは、小さな赤い点の銀河も低質量の若い銀河であることを意味します。」
これらの小さな赤い点の銀河に AGN が含まれているという事実は、太陽の約 1 億倍という低い恒星質量を持つ銀河で初期ブラックホールが活発に成長していることを示す証拠となっています。

これに対する考えられる説明の 1 つは、初期宇宙の超大質量ブラックホールが、現在の宇宙のブラックホールよりもはるかに効率的に形成され、成長したということです。これは、周囲のガスや物質の消費がより速かったためと考えられます。
「私の考えでは、最も可能性の高い説明は、初期宇宙の銀河の高密度ガスによって育まれた超大質量ブラックホールの極めて急速な成長です」とマシー氏は述べた。「これらの密度は同時に高密度の恒星につながり、それが残存ブラックホールの暴走衝突を促進することで超大質量ブラックホールの形成を促進します。」
もしそれが本当なら、銀河における星の形成と超大質量ブラックホールの形成は本質的に結びついており、これらのプロセスは相互に依存している。超大質量ブラックホールは初期の銀河ではより速く成長するが、星の形成がそれに追いつき、今日見られる 1:100 の質量比につながる。
これは、これらの宇宙の巨人が、巨大なガスと塵の雲の直接的な崩壊によって生成された巨大なブラックホールの種から成長するという考えなど、超大質量ブラックホールの成長に関する他の説明よりも、急速な成長理論をまだ裏付けるものではありません。
しかし、マシー氏は、競合する理論を考慮すると、理論家がホスト銀河の質量が低いという問題を回避するのは難しくなるだろうと付け加えた。

マシー氏は、チームと天文学界全体にとっての次のステップは、彼らが発見した恒星質量とブラックホール質量の比が、不正確な測定や、最も活動的で巨大な超大質量ブラックホールを優先させた選択バイアスの結果ではない可能性を排除することだと説明した。
これには、さらに多くの小さな赤い点の銀河の発見が含まれる可能性が高く、その探索の中心となるのは間違いなく JWST です。
「JWST が重要だったのは、主に 2 つの理由からです。JWST がなければ、微弱な AGN の集団を発見することはできなかったでしょう」とマシー氏は結論付けました。「また、JWST がなければ、微弱な AGN をホストする銀河の特性を推測するために使用した銀河分布の正確な 3D マップを作成することもできなかったでしょう。」
「今、とてもエキサイティングな研究分野です！」

※チームの研究はまだ査読付き学術誌に掲載されていないが、論文リポジトリサイトarXivに掲載されています。Picard
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