暗黒物質が超大質量ブラックホールを高エネルギーのクエーサーに変える過程は歴史を通じて起こり、過去の宇宙の進化に影響を与えた。すべての銀河の中心には超大質量ブラックホールがあります。このブラックホールは一定の大きさを超えると活動化し、大量の放射線を放出し、クエーサーと呼ばれます。これらのクェーサーの活性化は、銀河の周りに物質を銀河の中心に引き寄せてブラック ホールにエネルギーを供給する大規模な暗黒物質ハロー (DMH) の存在によるものと考えられています。
東京大学の研究チームは、クエーサーが周囲の暗黒物質ハローの影響を受けて、宇宙の歴史を通じて一貫した活性化パターンを持っていることを発見した。この研究は、ブラック ホールの形成と成長、および宇宙の広範な進化についての新たな洞察を提供します。
東京大学の科学者を含む研究者チームは、数百の古代クエーサーを初めて調査し、この挙動が歴史を通して驚くほど一貫していることを発見した。宇宙の生涯を通じて多くの大規模なプロセスが変化するため、これは驚くべきことであり、クエーサーの活性化メカニズムは宇宙全体の進化に影響を与える可能性があります。
暗黒物質ハローの測定
暗黒物質ハローの質量を測定するのは簡単ではありません。暗黒物質はとらえどころのない物質として悪名高く、暗黒物質の実際の性質はまだわかっていないため、「物質」という言葉でそれを説明するのは過言ではありません。私たちがそれが存在することを知っているのは、銀河のような大きな構造に対する重力の影響だけです。したがって、暗黒物質は、物体に対する重力の影響を調べることによってのみ測定できます。これには、ダークマターが物体の動きを引き寄せたり影響を与えたりする方法や、ダークマターのような領域の背後にある物体のレンズ効果（光の曲がり）が含まれます。
より遠くにある古い現象からの光は非常に微弱である可能性があるため、この課題はより遠くにある場合にはさらに大きくなります。しかしそれでも、天文学部の柏川信茂教授とそのチームは、天文学における長年の疑問「ブラックホールはどのように生まれ、どのように成長するのか」という疑問に答えようとするのを止めなかった。
研究者たちは、すべての銀河の中心に存在する最大の種類のブラックホールである超大質量ブラックホールに関連する疑問を探求することに特に熱心です。一部の超大質量ブラックホールは非常に巨大であるため、非常に強力な物質のジェットや放射線の球を放出し始め、どちらの場合も私たちがクエーサーと呼ぶものになるという事実がなければ、それらを研究することは非常に困難でしょう。これらのクェーサーは非常に強力なので、現代の技術を使えば遠く離れた場所からでも観測できるようになりました。
研究成果と意義
Baichuan氏は、「私たちは約130億年前、宇宙の活動的なブラックホールを取り囲む暗黒物質ハローの典型的な質量を初めて測定した。クエーサーのDMH質量は非常に安定しており、太陽の質量の約10兆倍であることがわかった。私たちはすでにクェーサーの周囲の新しい質量を測定している。DMHは古いクエーサーから見られるものと驚くほど似た測定を行った。これは興味深いことに、特徴的なDMH質量があることを示している」と述べた。それが何十億年前に起こったか、今起こったかにかかわらず、クエーサーを活性化しているようです。」
遠く離れたクエーサーが暗く見えるのは、遠い昔にクエーサーから出た光が広がり、介在する物質に吸収され、長期にわたる宇宙の膨張によってほぼ目に見えない赤外線の波長にまで引き伸ばされたためです。そのため、橋川氏と彼のチームは、2016 年にさまざまな機器を使用して空の調査を開始しました。その中で最も重要なものは、米国ハワイにある日本のすばる望遠鏡です。
柏川教授は「アップグレードされたすばる望遠鏡は以前より遠くまで見えるようになったが、国際観測プロジェクトを拡大することでさらに多くのことを知ることができる。米国のベラ・C・ルービン天文台や、今年打ち上げられた欧州連合の宇宙ユークリッド衛星さえも、空のより広い範囲をスキャンし、クェーサーの周囲にあるより多くのDMHを発見するだろう。銀河と超大質量ブラックホールの関係をより完全に理解できるようになる。これは、ブラックホールがどのように形成され、成長するのかを理解するのに役立つかもしれない。」と語った。