宇宙最大の「火炎地獄」発見…毎日太陽ほどの星を一つずつ飲み込む
クァク・ノピルの「未来の窓」
すべてを飲み込んでしまう火炎地獄が存在するとしたら、このようなものだろうか。天文学者たちが、毎日太陽ほどの大きさに当たる物質を飲み込んでしまう火の玉「クエーサー（Quasar）」を発見した。 オーストラリア国立大学（ANU）の研究チームは、120億光年離れた宇宙で一日に太陽に匹敵する質量の物質を吸い込む超大型クエーサー「J0529-4351」を発見し、国際学術誌ネイチャー天文学に発表した。 クエーサーは、超大質量ブラックホールの周りに形成される巨大な発光体をいう。ブラックホールの周辺を回転する物質は重力に引かれて中に吸い込まれる前に降着円盤を形成し、その中で互いに摩擦しながら強力な光を放つが、それがまさにクエーサーだ。降着円盤がクエーサーのエネルギー源だ。降着円盤に到達した物質は、1万度を超える熱い雲の中で最大秒速数万キロメートルまで回転速度を高めながらブラックホールの中に吸い込まれる。 クエーサーとは、星に準ずる天体（Quasi Stellar Object）という意味だ。初めて発見された時、星のような点光源に見えたために付けられた名前だ。これまでに発見されたクエーサーは約100万個にのぼる。 大きさは7光年、明るさは太陽の500兆倍 研究チームは、今回発見したクエーサーは中心に太陽の170億倍の質量のブラックホールがあると推定され、今までに発見されたクエーサーの中で最も明るいと推定されると明らかにした。彼らが推定したこのクエーサーの明るさは太陽の500兆倍だ。 研究チームの一員であるサミュエル・ライ氏（博士課程生）は「このすべての光が幅7光年の降着円盤から出てくる」として「これは宇宙で最も大きな降着円盤」だと話した。7光年は太陽から地球までの距離の45万倍、太陽から海王星までの距離の1万5千倍に当たる。 科学者たちが発見したものの中で最も強力な光を放つ天体だが、これまでに知られた約100万個のクエーサー、または超大質量ブラックホールの中で、これを見つけるのは容易でなかった。このクエーサーを初めて捉えたのは1980年、ヨーロッパ南方の天文台のシュミット南方天文調査（Schmidt Southern Sky Survey）プログラムだったが、科学者たちは2023年になってオーストラリア国立大学サイディングスプリング天文台の2.3m望遠鏡観測を通じてこれがクエーサーだということを知ることになった。その後、チリにある超巨大望遠鏡（VLT）を通じた後続観測を通じて、クエーサーの実体を把握できた。 研究チームが超巨大望遠鏡を利用して降着円盤の中のガスと物質で生成された光の量を計算した結果、このクエーサーの中心にあるブラックホールは、今までに観測されたブラックホールの中で最も急速に大きくなっており、年間に太陽の質量の413倍に達する物質を吸い込んでいることが分かった。1日に太陽1個以上の物質を飲み込んでしまうという話だ。 二度と会えない120億年前の初期の宇宙の姿 研究を率いたクリスチャン・ウルフ教授（天体物理学）は、研究者メディアの「ザ・カンバセーション」への寄稿で、「しかし、このようなブラックホールを恐れる必要はない」と述べた。このクエーサーは、光が私たちに到達するのに120億年もかかるほど遠く離れているためだ。すなわち、今私たちが見ているクエーサーは、138億年経過した宇宙がまだ体系が整っていない20億年にもならない時の姿だ。過去に飛び交っていた銀河系のガスは、今はほとんどが星になって整然と動いており、漂う物質を飲み込む時期はかなり前に終わったということだ。ウルフ教授は「したがって、このクエーサーの記録は決して破られないだろう」と話した。 研究チームの作業はまだ終わっていない。このクエーサーの中心のブラックホールが星や降着円盤が持ちうる理論的質量上限線「エディントン限界」（Eddington limit）に近づいているとみている。これを確認するには、さらに詳細な観測が必要だ。 幸いにも超巨大望遠鏡に新たに追加された装備のグラビティプラス（GRAVITY+）のおかげで、より精密な観測が可能になったと研究チームは明らかにした。また、チリのアタカマ砂漠に建設中の直径39メートルの極巨大望遠鏡（ELT）を利用すれば、このクエーサーの特性をさらに詳しく分析できるだろうと期待した。 遠く離れている超大質量ブラックホールを探して研究すれば、ブラックホールとその母体である銀河がどのように形成され、進化したかというような初期宇宙の謎を解くのに役立つ情報を得ることができる。 しかし、ウルフ教授がブラックホールを探す理由は、このような高尚な科学的目標のためだけではない。ウルフ教授は報道資料で個人的な感想を述べた。「個人的には、私はただ追跡することが好きなのです。宝探しをしていると、しばしの間子どもに返ったような気分になります。そしてこれからは、そのように習得したすべてのものをテーブルに上げておきます」 *論文情報URL doi.org/10.1038/s41550-024-02195-x The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole。 クァク・ノピル先任記者 (お問い合わせ japan@hani.co.kr )
