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ウェッブ望遠鏡の「Little Red Dots」、原始ブラックホールの可能性

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えたQSO1のモデル化で、Little Red Dotsにビッグバン直後に生まれた原始ブラックホールが潜む可能性が示された。

Illustration of a small red glowing object representing a Little Red Dot with a black hole in the early universe, as seen by the James Webb Space Telescope.
画像: Space

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)が見つけた謎の天体「Little Red Dots(小さな赤い点)」の一部は、原始ブラックホールかもしれない。米ジョンズ・ホプキンス大学(JHU)の研究チームが、そうした可能性を示す新たな解析結果を発表した。成果は6月に学術誌Physical Review Lettersに掲載された。

Little Red Dotsは、宇宙誕生から20億年に満たない時代にだけ見られ、その後は姿を消したように見える天体だ。原始ブラックホールは、恒星の死によってできる通常のブラックホールとは異なり、ビッグバン直後の物質密度のゆらぎから生まれたとされる。実在すれば、恒星や塵、水素・ヘリウムより重い元素よりも古い存在になる。スティーブン・ホーキングが1970年代に提唱して以来、確かな証拠は見つかっていない。

QSO1を対象にモデル化

研究チームが注目したのは、Abell 2744-QSO1(QSO1)だ。地球から約131億光年離れ、ビッグバンから7億年後の姿が見えている。ほぼ水素とヘリウムだけで構成されており、他のLittle Red Dotsより原始的である可能性がある。

チームは、原始ブラックホールからQSO1のような天体が形成される条件をモデル化した。宇宙論的観測により、原始ブラックホールの総数や、一つの星団内の数には上限があるためだ。3つのシナリオを検討した結果、最も可能性が高いのは、小さな原始ブラックホールが周囲のガスとエネルギーを取り込み、QSO1の大きさまで成長したという筋書きだった。

Valerio De Luca氏は、Little Red Dotsは通常のブラックホールを取り巻く場合も多いと述べ、どれが原始的なのかを見分ける方法が課題だと説明する。Loris Del Grosso氏は「扉は開いていたが、いくつかのシナリオがより有力だと示すことで、少し押し広げた」と語った。

今後の調査

今後は、JWSTが観測した約100個のLittle Red Dotsについて、どれだけが原始ブラックホールとして誕生した可能性があるかを調べる。De Luca氏は、原始ブラックホールが存在するなら、それを生む何らかの現象が初期宇宙で起きたはずで、物理学における画期的な発見になると話している。

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