東京大学Kavli IPMUなどの国際研究チームは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使って129億年前のクエーサー2天体を観測し、クエーサーを宿す親銀河の光をとらえることに世界で初めて成功したと発表しました。
銀河中心にある超大質量ブラックホールに物質が落ち込む際、エネルギーの一部が解放されて非常に明るく輝く天体は「クエーサー」と呼ばれています。初期宇宙にあるクエーサーを宿す銀河では、クエーサーの明るさに紛れてしまい、親銀河の星の光を分離してとらえることができませんでした。これまではハッブル宇宙望遠鏡を用いても、親銀河の光をとらえることは約100億年前までが限界でした。
研究チームは、ウェッブ望遠鏡で129億年前のクエーサーを観測。クエーサーの周囲にコンパクトに映る星を使い、微小領域からの光の広がり方をモデル化しました。そしてそのモデルを利用してクエーサーの光を差し引くことで、親銀河の光の成分のみを抽出することに成功しました。
超巨大ブラックホールと、それを宿す銀河との関係性
天の川銀河をはじめ、ほとんどの銀河の中心には超巨大ブラックホールが存在しています。銀河中心のブラックホールと親銀河とでは10桁も大きさに差があるにもかかわらず、両者の質量には強い相関があることが知られています。そのようなブラックホールと銀河の関係性がいつから始まったのか、また互いにどのように影響を与え合ってきたのかはわかっていません。それらを解き明かすには、できるだけ初期の宇宙に存在するクエーサーを調べることが必要です。
今回の観測では、親銀河の明るさの情報から、研究チームは2つの銀河の質量が太陽の340億倍、1300億倍と推定しました。またブラックホールの周囲を高速回転する物質の運動から、それぞれのブラックホールの質量が太陽の2億倍、14億倍と求められました。これらの観測結果は、銀河と巨大ブラックホールの関係が近傍宇宙と初期宇宙で大きく変わらないことを示しています。
すばる望遠鏡で発見したクエーサーをウェッブ望遠鏡で観測
今回、研究チームが観測したのは「HSC J2255+0251」「HSC J2236+0032」の2天体です。これらは、すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラ「HSC（ハイパー・シュプリーム・カム）」による大規模撮像探査で発見された、160を超えるクエーサーの中の2つです。HSCを使った観測は、すばる望遠鏡のすぐれた集光能力と撮像探査能力を大いに生かしたものでした。
研究チームはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使い、すばる望遠鏡で発見されたクエーサーを今後も観測し、同様の研究を進める予定です。さらにクエーサーHSC J2236+0032の親銀河が、どのような星で構成されているのか、さらにこのクエーサーのまわりに銀河がどれくらい群れているのか、といったより詳細な性質を調査するための観測も行う予定になっています。
（参照）Kavli IPMU
