早大ら,110億年前の銀河団の星形成終焉過程を観測

早稲田大学と国立天文台は,110億光年先にある過去の銀河団を最新のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を用いて,超巨大ブラックホール活動とともに銀河が一斉に成長を終える様子を捉えた(ニュースリリース)。

宇宙の銀河において「銀河団」を支配する巨大楕円銀河は,天の川銀河のような渦巻き構造がなく,星も作らずに古い星の集団で構成されている。しかし,星の材料となるガスは絶えず重力によって銀河に集まってくる。そのため「銀河が星を作らない」という状況は簡単に起きないという。

現在の宇宙の銀河団で見られる巨大楕円銀河がどのように作られたのかは,今なお議論が続いている。理論的には,銀河中心の超巨大ブラックホールの持続的な活動によって,材料であるガスの供給が途絶えたというシナリオが支持されている。

研究グループは,ブラックホール活動が銀河団にもたらす影響を検証するため,ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載された近赤外カメラで,現在の銀河団の祖先にあたる約110億光年前の銀河団を観測した。この銀河団には,巨大楕円銀河の前身である巨大銀河が多くいることが,研究グループによる従来の調査から分かっており,理想的な研究対象として注目されていた。

可視光よりも波長が長い近赤外は,星間ダストの影響をあまり受けずに星形成やブラックホールの活動を捉えることができる。研究グループは近赤外カメラの狭帯域フィルターを通して,星形成やブラックホールの活動度を示す水素の再結合線を高解像度で得た。そこから,活動的な超巨大ブラックホールがいる銀河で,星形成に起因する光が出ていないことがわかった。

これはつまり,超巨大ブラックホールが活動する銀河において星形成が著しく妨げられていることを意味し,宇宙の大都市である銀河団を占める巨大楕円銀河の形成要因が,過去の超巨大ブラックホール活動によるものであったとする理論予測を強く裏付ける結果だという。

銀河とブラックホールは互いに干渉し合いながら成長(共進化)すると考えられている。共進化の解明は重要課題に位置づけられており,この研究が捉えた活動的な超巨大ブラックホールによる星形成の抑制はまさにこの共進化プロセスを裏付ける貴重な観測的証拠だとする。

最新のシミュレーション予測とより直接的な比較検証を行なうには,超巨大ブラックホールから周囲にどれほどのエネルギーが放出されているのか,またブラックホールの質量がいくらか知る必要があるが,ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡にも備わっている「面分光」と呼ばれる,立体的に分光を行なう観測技術を活用すれば実現できる可能性があるとしている。

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