ブラックホールの「げっぷ」が星形成を終わらせる

クエーサーから噴出した高温のガスが、新たな星が形成される雲を吹き散らす

2015.02.20
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膨大な量の高温のガスの柱を噴出する超巨大ブラックホール。NGC 1068という銀河のX線画像と光学画像を合成した。(PHOTOGRAPH BY X-RAY: NASA/CXC/MIT/UCSB/P.OGLE ET AL.; OPTICAL: NASA/STSCI/A.CAPETTI ET AL.)

 遠方の銀河の中心にある超巨大ブラックホールから光速の3分の1という途方もないスピードで四方八方に噴出する「げっぷ」のような風は、ブラックホール自身の成長を制限し、その付近での星形成を終わらせている可能性があるという研究を、英国の研究者らが2015年2月20日付『Science』誌で発表した。

 英国キール大学の天文学者エマヌエーレ・ナルディーニらは今回、欧州宇宙機関のX線観測衛星XMM-ニュートンとNASA のX線宇宙望遠鏡NuSTARを使って、へび座のPDS 456というクエーサーから噴出する高温のガスの「風」の地図を作った。

 クエーサーは、地球から非常に遠いところにあり、極めて明るいために全体が恒星のような点光源に見える天体のこと。今回観測されたクエーサーは、なかでも地球から比較的近いもので、20億光年ほどの距離にある。

 クエーサーを輝かせているのは、その中心にある巨大なブラックホール、より正確にはブラックホールのまわりにできる降着円盤というパンケーキのような形のガスの雲。ブラックホールの周囲の物質は、ここを猛スピードで回転しながら重力場に落ち込んでいき、数百万度という高温になって、強烈な光を発する。

 われわれの銀河系を含め、事実上すべての銀河の中心またはその近傍には、恒星数百万~数十億個分の質量を持つ超巨大ブラックホールがある。しかし、すべての超巨大ブラックホールがクエーサーを輝かせるわけではない。「以前も、クエーサーから地球の方向に噴出してくるガスを観測したことはありました」とナルディーニはいう。「けれども、あらゆる方向に噴出していることを証明できたのは今回が初めてです」

破壊をもたらす風

 ナルディーニによると、降着円盤から出る強烈な光が、この風のエネルギー源になっているという。しかし、ガスが吹き飛ばされてしまうと、降着円盤を作る物質が不足し、ブラックホールは新たな物質を飲み込めなくなる。「この風は、ブラックホールの成長を制御しているのです」とナルディーニは説明する。

 風は、ブラックホールの周囲の星の成長も妨げる。ガスの泡が広がっていく際に、新たな恒星を生み出す巨大分子雲を吹き払ってしまうからだ。クエーサー自身から燃料を奪い去り、その付近での星形成を終息させる高温のガスの泡は、PDS 456だけでなくどのクエーサーでも生じていると、研究者は考えている。ただ、ほとんどのクエーサーはPDS 456に比べて地球からはるかに遠い位置にあるため、われわれが現在見ている光は、宇宙がもっと若かった時代のものである。

 これは何を意味しているか? 地球の近くにある多くの銀河も、若い頃はクエーサーとして激しく活動していたが、今回の研究で明らかになったような過程を通じて大量のエネルギーを放出し、落ち着いた中年の銀河になったということだ。たまたまPDS 456が奥手だったことが、今回の発見につながったとも言える。

 クエーサーPDS 456は、見た目は古いが、天文学者が詳細に研究できるだけの若さを持つ「生きた化石」だ。「極めてユニークな存在なのです」とナルディーニは言う。

文=Michael D. Lemonick/訳=三枝小夜子

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