観測史上最も遠い超大質量ブラックホール「UHZ-1」を発見
観測史上最も遠い超大質量ブラックホール「UHZ-1」を発見

観測史上最も遠い超大質量ブラックホール「UHZ-1」を発見

多くの銀河の中心部に存在する「超大質量ブラックホール」の起源は多くの謎に包まれています。長年の研究で、超大質量ブラックホールは小さなブラックホールから成長して形成されたと考えられるようになってきましたが、その “種” となるブラックホールは、恒星の重力崩壊 (※1)

プリンストン大学のAndy D. Goulding氏などの研究チームは、以前から注目されていたクエーサー (※2) 「UHZ-1」を「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」で観測し、詳細なデータを得ました。その結果、UHZ-1は宇宙誕生から約4億6000万年後の時代に存在した銀河であること、中心部にあるブラックホールの質量が太陽の1000万～1億倍であることを明らかにしました。この発見は、最も遠い超大質量ブラックホールであるだけでなく、超大質量ブラックホールの “種” は巨大なガス雲の重力崩壊で生じたという説を後押しするものです。

※2…クエーサーは、その活発な活動から、中心部に超大質量ブラックホールがあるとされている天体であり、銀河の初期形態であるとも考えられています。資料によってはUHZ-1を活動銀河核 (AGN) と表現するものもありますが、ほとんど同じような構造をしている天体であるため、この記事ではUHZ-1の分類をクエーサーとします。

【▲図1: チャンドラとウェッブ宇宙望遠鏡それぞれが撮影したUHZ-1の画像。 (Image Credit: NASA, CXC, SAO & Ákos Bogdán (チャンドラのX線画像) / NASA, ESA, CSA & STScI (ウェッブ宇宙望遠鏡の赤外線画像) / NASA, CXC, SAO, L. Frattare & K. Arcand (画像処理) ) 】

■超大質量ブラックホールの “種” は何か？

私たちの天の川銀河を始め、多くの銀河の中心部には太陽の数百万倍から数百億倍もの質量を持つ「超大質量ブラックホール（超巨大ブラックホール）」が存在します。ブラックホールの生成過程としてよく知られている、恒星の中心核の重力崩壊で生じる「恒星ブラックホール（恒星質量ブラックホール）」は、太陽の数倍から数十倍の質量しかないため、超大質量ブラックホールとはスケールに大幅な差があります。

【▲図2: チャンドラとウェッブ宇宙望遠鏡それぞれが撮影したUHZ-1の画像を重ねたもの。チャンドラが非常に大きな正方形で表される解像度であるのに対し、ウェッブ宇宙望遠鏡はUHZ-1の細かい構造を示している。 （Credit: Ákos Bogdán, et al.）】

Goulding氏らの研究チームは、地球から見て「ちょうこくしつ座」の方向にあるクエーサー「UHZ-1」の研究を行いました。UHZ-1は既にNASA (アメリカ航空宇宙局) のX線天文台「チャンドラ」によって観測されており、興味深い対象として見られていたものの、解像度の限界や正確な距離など、詳しい研究を行うためのデータが不足しているという問題がありました。

そして、UHZ-1は毎秒5×10の38乗Jのエネルギーを放出しており、このことからUHZ-1には太陽の1000万～1億倍の質量のブラックホールがあると推定されました。これは観測史上最も遠い超大質量ブラックホールの発見です。

  • Ákos Bogdán, et al. “Evidence for heavy-seed origin of early supermassive black holes from a z ≈ 10 X-ray quasar”. (Nature Astronomy) (arXiv)
  • Andy D. Goulding, et al. “UNCOVER: The Growth of the First Massive Black Holes from JWST/NIRSpec—Spectroscopic Redshift Confirmation of an X-Ray Luminous AGN at z = 10.1”. (The Astrophysical Journal Letters)
  • “Webb Telescope Gets a Closer Look at the Massive Black Hole Enigmatic UHZ-1”. (James Webb Discoveries)
  • “NASA Telescopes Discover Record-Breaking Black Hole”. (Chandra X-ray Observatory)
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