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ウェッブ望遠鏡が最古の二重クエーサーを発見、理論では説明困難

ビッグバンから9億年後の宇宙に、わずか1万8100光年離れた2つのクエーサーが見つかった。2つの巨大ブラックホールは、現在の理論が許す質量を超えている。

Artist's illustration of two glowing quasars, each powered by a supermassive black hole, orbiting close together in the early universe.
画像: Space

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)が、これまでで最も古い「二重クエーサー」を見つけました。ビッグバンから9億年後の宇宙にある天体ですが、現在のモデルでは存在するはずのないものです。

このペアはJ1602+4228ABと名付けられ、ハワイ語の愛称「Nāpōwawāʻenakaulua」でも呼ばれています。2つの超大質量ブラックホールの間隔はわずか1万8100光年で、天の川銀河の直径の約5分の1です。質量は太陽の15億倍と4億倍。最初の星や銀河、ブラックホールが生まれた「宇宙の夜明け」の時代に見つかった二重クエーサーとしては、最も近接しています。

クエーサーとは何か

銀河の中心にある超大質量ブラックホールの周りには、ガスと塵が回転する円盤があります。強い重力で摩擦が生じて円盤が熱せられ、銀河全体の星の光を合わせたより明るく輝くことがあります。これがクエーサーです。

なぜ「存在するはずがない」のか

現在のモデルでは、ブラックホールが太陽の数百万〜数十億倍に育つには少なくとも10億年かかるとされています。それでもJWSTは2022年の運用開始以来、ビッグバンから4億年後のクエーサーを次々に見つけてきました。宇宙の夜明けで見つかった二重クエーサーは、これが3例目です。

ペアはJWSTのAetherサーベイのデータから見つかりました。NIRSpecの分光装置で、すでに200個のクエーサーを発見しており、これは初期宇宙の既知のクエーサーの半数弱にあたります。J1602+4228Aに伴星のようなJ1602+4228Bがあることに研究チームが気付き、ハワイ・マウナケアのジェミニ北望遠鏡が、好条件の天候とタイミングに恵まれて2つを分離して捉えました。

研究を率いたNOIRLabのシルビア・オノラートさんは、1つでも説明が難しいのに2つもあると語っています。この天体は、初期の巨大銀河が相互作用で組み上がる過程を調べる「実験室」になるといいます。成果は11月10日付のThe Astrophysical Journal Lettersに掲載されました。

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