天文学者たちは、約120億年前に最も急速な成長を遂げていた最も貪欲な超大質量ブラックホールを発見した。
QSO SMSS J215728.21-360215.1というコードネームが付けられたこの巨大な穴は、太陽約200億個分の大きさを誇り、100万年かけて太陽2億個分の速度で成長しています。この穴は貪欲な食欲を持ち、自らの生命を維持するために2日ごとに太陽の2倍に相当する質量を飲み込んでいます。
「もしこの怪物が天の川銀河の中心にあったとしたら、満月の10倍の明るさに見えるでしょう。まるで、空にあるすべての星を消し去ってしまうほどの、信じられないほど明るい点状の星のように見えるでしょう」と、オーストラリア国立大学の研究者で、本研究の筆頭著者であるクリスチャン・ウルフ氏は述べた。
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エネルギーは降着円盤から供給されます。降着円盤は、超大質量ブラックホールの周囲を渦巻くガスと塵の板状の物体で、最終的にはブラックホールに飲み込まれます。物質が摂食過程で内側に螺旋状に移動すると、重力と摩擦力によって降着円盤は十分な温度まで加熱され、電磁放射を放出し始めます。
この場合、主に紫外線とX線が使われます。「繰り返しますが、もしこの怪物が天の川銀河の中心にあったとしたら、そこから放出される膨大な量のX線によって地球上の生命の存在は不可能になるでしょう」とウルフ氏は言います。
怖いけど役に立つ
銀河の中心にあるブラックホール（クエーサーと呼ばれることもあります）は、しばしば太陽の100億倍を超える質量に達します。今回のような超大質量ブラックホールは、通常、宇宙のごく初期に形成されるため、極めて稀です。
研究チームは、オーストラリアの光学望遠鏡「スカイマッパー」、欧州宇宙機関の衛星「ガイア」、NASAの広域赤外線探査衛星「広域赤外線探査機」を使ってこの空洞を発見した。
宇宙の膨張に伴い、クエーサーから放射される電磁波が地球に到達するまでの時間が長くなり、波長も伸びています。紫外線とX線は赤外線として現れるようになり、研究者たちはクエーサーを検出できるようになりました。
超大質量ブラックホールから放射されるエネルギーは周囲のガスを電離し、宇宙の再電離に寄与します。宇宙の再電離では、中性原子が構成要素である電子と原子核に分解されます。
これらの粒子は最終的に再び結合して新しい原子を形成するため、科学者はこれを利用して宇宙で最初の元素がどのように形成されたかを研究することができます。
この古代のクエーサーのような天体の発見は、科学者が宇宙の膨張を探る上でも役立つでしょう。また、GPSや宇宙航行の明るい基準点としても有用であり、膨張率を最も高感度に測定できる可能性があります。
「宇宙の初期に、このブラックホールがどのようにしてこれほど急速に大きく成長したのかは分かっていません。さらに急速に成長するブラックホールの探索が続いています」とウルフ氏は述べた。
この研究はオーストラリア天文学会の出版物に掲載される予定です（無料のarXiv版はこちら）。®
