これまでで最大のブラックホールジェットは天の川銀河140個に及ぶ

新たに発見された遠方にある２つのブラックホールジェットは、これまでに観測された中で最大のものだ。宇宙が現在の半分以下の年齢だった頃に形成されたこの２つは、合わせて太陽数兆個に相当するエネルギーを２３００万光年の空間に噴出させた。ギリシャ神話の巨人にちなんで名付けられたポルフィリオンは、宇宙がまだ６３億歳だった頃に形成された宇宙の巨大構造物で、天の川銀河１４０個分とほぼ同じ距離に広がっている。天文学者らは、さらなる研究によって宇宙の最も初期の時代に銀河がどのように誕生したかを知る手がかりが得られるかもしれないと述べている。９月１８日にネイチャー誌に発表された研究結果はまた、これが同様のジェット発見の「氷山の一角」に過ぎない可能性も示している。

過去を振り返るスナップショット

地球と宇宙の大部分は計り知れないほど遠く隔てられていますが、夜空の天体光は遠い過去を垣間見ることができる窓です。今日ポルフィリオンで撮影された画像は、厳密に言えば、75億年前に起きた出来事のスナップショットです。そのため、天文学者はこの情報を利用して、初期宇宙の基礎条件に関する知識や、それが銀河、恒星、惑星の創造にどのように影響したかを知ることができます。

「天文学者は、銀河とその中心にあるブラックホールは共進化していると信じており、その重要な側面の1つは、ジェットが膨大な量のエネルギーを拡散し、その主銀河やその近くにある他の銀河の成長に影響を与えるということだ」と、研究の共著者でカリフォルニア工科大学の天文学およびデータサイエンスの教授であるジョージ・ジョルゴフスキー氏は声明で述べた。

研究者たちは、少なくとも数百のブラックホールジェットシステムが宇宙線、重原子、磁場、熱の放出を通じて初期の宇宙の進化に何らかの影響を与えたことを知っていました。しかし、その重要性の大きさに気づき始めたのはつい最近のことです。この変化は、ヨーロッパの低周波アレイ (LOFAR) 電波望遠鏡を使用して、超大質量ブラックホールの調査を空で行った近年のことです。研究チームによると、その結果はまさに「衝撃的」でした。ポルフィリオンの発見までに、10,000 を超えるブラックホールジェットシステムが記録されていました。

「このキャンペーンを始める前から巨大ジェットの存在は知られていましたが、こんなにたくさんあるとは思いもしませんでした」と、研究の第二著者でハートフォードシャー大学の天体物理学教授、マーティン・ハードキャッスル氏は発表の中で述べた。ハードキャッスル氏は、LOFARを使ってもっと多くの構造物を発見できると予想していたが、「それでも、これほど多くの物体が出現するのを見てとても興奮しました」と説明する。

巨大なポルフィリオンが形成されたとき

ポルフィリオンの巨大なジェットは、地球から約75億光年離れた天の川銀河の約10倍の大きさの銀河の中心にある超大質量ブラックホールから両極方向に広がっている。このエネルギーの洪水は、同じチームが2022年にLOFARで発見した、これまで知られている最大のジェットシステムであるアルキオネウスよりも約40パーセント遠くまで広がっている。

ポルフィリオンは、宇宙の太古の時代に存在していました。当時は、発達中の銀河にエネルギーを供給する相互接続されたフィラメント (宇宙の網として知られています) が現在よりも近かったのです。このため、ポルフィリオンの巨大なジェットは、現在よりも広い宇宙の網の領域に広がっていました。

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「これまで、これらの巨大ジェットシステムは最近の宇宙の現象と思われていました」と、論文の筆頭著者でカリフォルニア工科大学の博士研究員であるマルティン・オエイ氏は声明で説明した。「このような遠方のジェットが宇宙の網の規模にまで達するのであれば、宇宙のあらゆる場所が宇宙の時間のどこかの時点でブラックホールの活動の影響を受けている可能性があります。」

天文学者にとって、ポルフィリオンに関するもう一つの驚くべき発見は、その「モード」でした。超大質量ブラックホールの巨大な重力が周囲の物質を引き寄せて加熱し始めると、エネルギーを放射またはジェットとして放出し始めます。放射モードのブラックホールは一般的に若い宇宙の定番でしたが、現在ではジェットモードのバージョンの方が一般的です。その年齢と放射モードの分類にもかかわらず、ポルフィリオンは依然として巨大なジェットを放出することに成功しており、かつては同様の、おそらくはより大きな巨大構造が多数存在していた可能性があることを示唆しています。

「私たちが見ているのは氷山の一角かもしれません」とオエイ氏は言う。「LOFARの調査は空の15％しかカバーしていません。そして、これらの巨大なジェット機のほとんどは見つけるのが難しい可能性が高いので、宇宙にはこのような巨大な物体がもっとたくさんあると考えています。」