天文学者や宇宙学者の間でよく知られている事実ですが、宇宙のさらに遠くを見ると、過去にさかのぼって見ることができます。そして、138億年前に行われたビッグバンを天文学者が見ることができるほど、発見はより興味深いものになる傾向があります。これらの発見は、宇宙の最も初期の期間とその後の進化について最も教えてくれます。
たとえば、広視野赤外線サーベイエクスプローラー（WISE）とマゼラン望遠鏡を使用している科学者たちは、最近、最も初期の超大質量ブラックホール（SMBH）を観測しました。発見チームの調査によると、このブラックホールは太陽の質量の約8億倍で、地球から130億光年以上離れています。これにより、これまでに観察されたSMBHの中で最も遠く、最も若いものになります。
「7.5の赤方偏移でかなりニュートラルな宇宙にある8億太陽の質量のブラックホール」というタイトルのこの研究は、最近ジャーナルに掲載されました。 自然。 カーネギー科学研究所の研究者であるエドゥアルドバナドスが率いるチームには、NASAのジェット推進研究所、マックスプランク天文学研究所、カブリ天文学研究所、ラスカンブレス天文台、および複数の大学のメンバーが含まれていました。
他のSMBHと同様に、この特定の発見（J1342 + 0928と指定）はクエーサーであり、巨大な銀河の中心にブラックホール降着物質で構成される超明るいオブジェクトのクラスです。このオブジェクトは、WISEミッションの赤外線データと地上の調査を組み合わせた遠方のオブジェクトの調査中に発見されました。その後、チリにあるカーネギー天文台のマゼラン望遠鏡のデータを追跡しました。
すべての遠方の宇宙論的オブジェクトと同様に、J1342 + 0928の距離は、その赤方偏移を測定することによって決定されました。天体が地球に到達する前に、宇宙の膨張によって物体の光の波長がどれだけ伸ばされるかを測定することにより、天文学者はここに到達するためにどれだけの距離を移動しなければならなかったかを決定できます。この場合、クエーサーの赤方偏移は7.54でした。つまり、光が到達するまでに130億年以上かかりました。
アリゾナ大学のスチュワード天文台のXiaohui Fan（およびこの研究の共著者）がカーネギーのプレスリリースで説明したように、
「この大きな距離は、地球から見たときにそのような物体を非常にかすかにします。初期のクエーサーも空では非常にまれです。大規模な探索にもかかわらず、1つだけのクエーサーが赤方偏移で7つ以上存在することが今までに知られていました。」
その年齢と質量を考えると、このクエーサーの発見は研究チームにとって非常に驚きでした。 NASAのジェット推進研究所の天体物理学者であり、この研究の共著者であるダニエルスターンは、NASAのプレスリリースで次のように述べています。ブラックホールがどのように形成されるかについての理論。」
本質的に、このクエーサーは、宇宙学者が「暗黒時代」と呼ぶものから宇宙が出現し始めたときに存在しました。ビッグバンからおよそ38万年から1億5000万年後に始まったこの期間中、宇宙のほとんどの光子は電子と陽子と相互作用していました。その結果、この期間の放射線は、現在の装置では検出できません。そのため、その名前が付けられています。
重力が物質を最初の星と銀河に凝縮するまで、宇宙はこの状態に留まり、光源はありませんでした。この期間は「Reinozationエポック」として知られており、ビッグバンから1億5000万から10億年続き、最初の星、銀河、クエーサーの形成が特徴でした。これらの古代の銀河によって放出されたエネルギーが宇宙の中性水素を興奮させて電離させたので、それはそう呼ばれています。
いったん宇宙が再イオン化されると、光子は宇宙全体を自由に移動できるようになり、宇宙は公式に光を透過するようになりました。これが、このクエーサーの発見を非常に興味深いものにしているものです。チームが観察したように、それを取り巻く水素の多くは中性です。これは、これまで観測された中で最も遠いクエーサーであるだけでなく、宇宙が再イオン化される前に存在したクエーサーの唯一の例でもあります。
言い換えれば、J1342 + 0928は宇宙の主要な移行期に存在し、宇宙物理学の現在のフロンティアの1つになっています。これでは不十分であるかのように、チームはオブジェクトの質量にも困惑しました。宇宙のこの初期の期間にブラックホールが非常に大規模になるためには、そのような急速な成長を可能にする特別な条件がなければなりません。
しかし、これらの条件が何であるかは謎のままです。いずれにせよ、この新たに発見されたSMBHは、銀河の中心で驚くべき速度で物質を消費しているようです。そして、その発見は多くの疑問を投げかけましたが、将来の望遠鏡の配備がこのクエーサーとその宇宙論的期間についてより多くを明らかにすることが予想されます。スターンが言ったように：
「現在いくつかの次世代の、さらに敏感な施設が建設されているので、私たちは今後数年の非常に早い宇宙で多くの刺激的な発見を期待することができます。」
これらの次世代ミッションには、欧州宇宙機関のユークリッドミッションとNASAの広視野赤外線観測望遠鏡（WFIRST）が含まれます。ユークリッドは暗黒エネルギーが宇宙の進化にどのように影響したかを測定するために過去100億年前に位置する物体を研究するのに対し、WFIRSTは10億の銀河からの光を測定するために広視野近赤外線調査を実行します。
どちらのミッションでも、J1342 + 0928のようなより多くのオブジェクトを明らかにすることが期待されています。現在、科学者たちは、空にはJ1342 + 0928と同じくらい明るく遠くにあるクエーサーは20〜100個しかないと予測しています。そのため、彼らはこの発見に最も満足しました。この発見は、現在の年齢の5％しかなかったときに、宇宙に関する基本的な情報を私たちに提供することが期待されています。
