古代のブラックホール衝突が発見される、ビッグバン直後に発生

最先端のウェッブ宇宙望遠鏡は、宇宙が誕生してわずか7億4000万年だった頃に起きた、これまでで最も遠いブラックホールの合体を発見した。天文学者が宇宙の歴史のこれほど初期に合体を観測したのは初めてであり、記録破りの出来事となった。

ブラックホールは宇宙全体に点在する巨大な物体です。その重力場は非常に強いため、光さえも事象の地平線から逃れることができません。ブラックホールの合体はまさにその名の通り、2 つの物体がそれぞれの銀河の中心でゆっくりと恐ろしく踊り、最終的に 1 つの物体に合体します。

最近の合体観測は、2023年5月にウェッブ望遠鏡のNIRSpec-IFU装置を使用して天文学チームによって行われました。宇宙の穴の合体は、宇宙が約7億5千万年前（参考までに、宇宙は現在それよりも130億年古くなっています！）に、ZS7と呼ばれる銀河系で発生しました。

この合体は、地上の望遠鏡では見えない、物質を活発に飲み込んでいるブラックホールの分光特性のおかげで発見された。ありがたいことに、ウェッブは地球から100万マイル離れた宇宙の領域であるL2に位置しており、そこから宇宙のさらに奥深くを覗くことができる。

「我々の研究結果は、宇宙の夜明けであっても、ブラックホールの合体がブラックホールが急速に成長できる重要な経路であることを示唆している」と、研究の筆頭著者でケンブリッジ大学の天文学者ハンナ・ユーブラー氏はESAの発表で述べた。「遠方の宇宙にある活動的な巨大ブラックホールに関するウェッブの他の研究結果と合わせて、我々の研究結果は、巨大ブラックホールが銀河の進化をその始まりから形作ってきたことも示している」

ウェッブの視力は非常に鋭いため、研究チームは2つのブラックホールを空間的に分離し、その物理的特徴の一部を明らかにすることができた。ブラックホールの1つは太陽の約5000万倍の質量があり、もう1つは濃いガスの雲に隠れている。研究チームのこの発見に関する論文全文は、本日、王立天文学会月報に掲載された。

ブラックホールが合体すると、重力衝撃波が放出され 、時空が数十億光年にわたって圧縮され、引き伸ばされる。これらの波は、LIGO-Virgo-KAGRAコラボレーションが管理する観測所などで検出され、その一部は2015年に初めて重力波を検出した 。

しかし、重力宇宙の理解には明るい未来が近づいている。ESAは 1 月に宇宙ベースの重力波観測装置であるレーザー干渉計宇宙アンテナ (LISA) を正式に採用し 、宇宙船の最終的な打ち上げと運用への道を開いた。

「ウェッブの研究結果は、LISA で検出できるより軽い系が、これまで考えられていたよりもはるかに頻繁に存在するはずだということを示唆している」と、欧州宇宙機関の LISA 主任プロジェクト科学者、ノラ・リュッツゲンドルフ氏は同じ発表の中で述べた。「この結果から、この質量範囲での LISA の検出率のモデルを調整することになる可能性が高い。これは氷山の一角にすぎない」

総合すると、次世代の宇宙望遠鏡は、最も古いブラックホールだけでなく、宇宙におけるブラックホールの頻度も明らかにしています。ブラックホールの謎、つまりブラックホールがどのように成長し、周囲の領域と相互作用して形作るのかを解明することは、天体物理学者が宇宙の最も基本的な謎のいくつかを理解するのに役立ちます。

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