このブラックホールは最も飢えていて最も明るいのでしょうか?

天文学者らは月曜日、目に見える宇宙で最も飢えて最も明るい天体、つまり1日に1個の星を飲み込んでいる超大質量ブラックホールを発見したと主張した。 これは、110億年前の黎明期に太陽370個が宇宙の食道に消えていく質量に相当する。

まさにげっぷ。

『Nature Astronomy』に掲載された論文の中で、オーストラリア国立大学のクリスチャン・ウルフ氏とオーストラリアとヨーロッパの同僚は、J0529-4351として知られる新しく発見されたクエーサーの中心にある天体を「宇宙で最も急速に成長しているブラックホール」と呼んだ。

彼らの推定によれば、このブラック ホールは、これまでに発見された中で最も巨大なブラック ホールの 1 つとして、太陽の 170 億倍もの重さであるとのことです。

しかし、他の天体物理学者はこの結果に疑問を投げかけ、新しいクエーサーの質量と光度を推定した方法に疑問を呈した。 彼らは、この計算は不確実すぎて結論を出すことができないと述べた。 シカゴ大学の理論天体物理学者ダニエル・ホルツ氏は、「それらは正しい値を持っているかもしれないが、実際の質量が多少小さいことが判明しても、他の観測者はショックを受けるとは思わない」と述べた。

「それは極端な物体のように思えます」と彼は言いました。 しかし、「もしこれが空で最も明るいクエーサーだったとしたら、私はショックを受けるだろう」と彼は付け加えた。

プリンストン大学の天体物理科学教授ジェニー・グリーン氏は、この結果を「かわいい」と評した。

「最も明るいものを選ぶのは素晴らしいことです」と彼女は言いました。

それでも、彼女はホルツ博士の意見に同意した。「クェーサーの歴史的な変動性を考慮すると、このクェーサーと他のクエーサーの明るさの違いはそれほど大きくないと思います。 この天体が実際に他の天体よりも明るいかどうかは明らかではありません。」

カリフォルニア大学バークレー校の天体物理学者であるチュンペイ・マー氏も同様の意見を述べ、これらのブラックホールの質量の推定値は2倍か3倍はずれている可能性があり、「大きすぎて、普及しているブラックホールの生存可能性について眠れなくなるほどだ」と述べた。宇宙論モデル。」

これは、結果がどうであれ、気が遠くなるような大きな数字の物語です。

「天文学には奇妙なゲームがあり、私たちは常に最大の天体、最も明るい天体、最年少の天体、最年長の天体などを探しています」とホルツ博士は電子メールで述べた。 「記録破りの天体は、宇宙について学ぶための効率的な方法です。 極端な表現は問題の輪郭を明らかにするのに役立ち、私たちの理論を限界点まで（または限界点を超えて）押し上げるのに役立ちます。」

クエーサーやブラックホールも同様です。 クエーサーは、空の星のように見える遠方の天体です。 1960年代に、それらが埋め込まれている銀河内のすべての星を上回る、ありえないほどのエネルギーの奔流を放出していることが発見されました。

その後、天文学者たちは、このエネルギーはすべて、巨大なブラックホールに落ちる物質によって生成されると結論付けました。 バスタブの排水が瞬時にできないのと同じように、物質はブラックホールのサイズに応じて、エディントン限界と呼ばれる速度でしか宇宙の排水溝に消えません。 残りは、エネルギーを放射する渦巻いて火花を散らす円盤である、一種の運命の改札口に閉じ込められています。 そのため、ブラックホールはその名前にもかかわらず、宇宙で最も明るい天体になります。

クエーサーは星のように見えるため、空で見つけるのは困難です。 献身的なクエーサーハンターであるウルフ博士は、狩りを楽しんでいると電子メールで述べた。 「子供に戻ったような気分になります」と彼は書いている。

今回の場合、クエーサーは、2013年の打ち上げ以来、数十億の星の位置と特性をマッピングしてきた欧州宇宙機関のガイア宇宙船のデータベースの中に、目に見えないところに隠れていた。

ウルフ博士と彼のチームは、オーストラリアのサイディングスプリング天文台の望遠鏡でそれを観察した後、それがクェーサーであることを確認しました。 チリのパラナルにあるヨーロッパ南天天文台が運営する超大型望遠鏡による追跡分光測定により、降着円盤のサイズとその中のガスの速度を推定することができました。

その結果、彼らは、ブラックホールは約170億太陽質量であり、その大きさや質量を考慮すると、エディントン限界で可能な限り速く質量を降着させていたと結論づけた。

「この過程で、降着円盤だけが太陽365兆から640兆個の出力に相当する放射エネルギーを放出する」と天文学者らは論文に書いている。 彼らは、超大型望遠鏡の重力と呼ばれる新しい高解像度装置のアップグレード版と、現在チリで建設中の次期超大型望遠鏡で、近いうちにさらに良い結果が得られることを望んでいます。

ウルフ博士は、これら遠く離れた初期宇宙のブラックホール質量のすべての推定値が確かに大幅に不確実であることを認めた上で、新しい機器は正確なブラックホールにつながる回転する嵐の円盤の非常に明確に定義された画像を取得できるはずであると述べた質量。 「これは、私たちがまさに最高かつ最も極端なところで使用している尺度をチェックすることになり、現在私たちが依存しているこれらすべての外挿に関する議論に決着を付けるのに役立つかもしれない」と彼は述べた。 「これは間違いなく宇宙論にとって重要なステップとなるでしょう。」

比較すると、天の川銀河の中心にあるブラック ホールの質量は太陽の 400 万倍にすぎず、おとめ座の巨大銀河 M87 の中心にあるブラック ホールの質量は太陽の 65 億倍です。

ビッグバンからわずか10億年か2年しか経っていない、宇宙の歴史の初期の銀河に存在する超大質量ブラックホールが最近検出されたことを受けて、どうしてこれほど急速に巨大なブラックホールが成長できたのかという議論に拍車がかかっている。 天文学者たちは、宇宙が誕生してわずか1億年ほどだったとき、最初の星が燃え尽きて爆発し、太陽の数十倍の質量のブラックホールに崩壊したときに、宇宙にはブラックホールが播種されたという理論を長い間唱えてきました。 原理的には、宇宙時間において、他のブラックホールと合体し、ガスを蓄積し、近づきすぎた時折の星を食べることによって、ほぼすべての銀河の中心で見られる怪物に成長する可能性がある。

ウルフ博士によると、観測された成長率では、クェーサーのブラックホールは3000万年ごとに2倍になり、ビッグバン後30億年以内にブラックホールの質量は太陽170億個分に達したはずだという。

しかし、ブラックホールが実際に常に最大速度で成長する可能性は低いと彼は続けた。 同氏は、ブラックホールが断続的にエディントン限界に到達するのは、宴が訪れるときだけであると指摘した。 宇宙の初期にはさらに巨大なブラックホールがジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などの望遠鏡によって発見されていますが、そのどれもJ0529-4351ほど明るいものはありません。

このため、一部の天文学者は、これらのブラックホールの多くは星や銀河よりも古い起源を持ち、非常に巨大な大きさで始まったのではないかと推測しています。

「私自身、ブラックホールは銀河よりも前に形成され、その逆ではなく、その周りに銀河が形成される種だったという考えに至りました」とウルフ博士は語った。

「これは数十年前に提案されましたが、主流になるにはあまりにもクレイジーだと考えられていました」と彼は言いました。 しかし、新しいジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡からの結果は、このアイデアに命を吹き込みました。 「今は非常にエキサイティングな時期です」とウルフ博士は語った。