NASAのチャンドラX線天文台は、ビッグバンが20兆太陽の速度でエネルギーを生成する完全に成長した超大質量ブラックホールを含んでから10億年以内に形成された遠方のクエーサーであるという明確な証拠を入手しました。宇宙のこの初期の時代におけるそのような巨大なブラックホールの存在は、銀河と超大質量ブラックホールの形成の理論に挑戦します。
マサチューセッツ州ケンブリッジにあるハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者ダニエルシュワルツとシャニルビラニは、127億光年離れたSDSSp J1306として知られているクエーサーを観測しました。宇宙は137億年前と推定されているため、ビッグバンから10億年後のクエーサーであることがわかります。彼らは、エネルギーを持つX線の分布、またはX線スペクトルが、近くの古いクエーサーの分布と区別がつかないことを発見しました。同様に、SDSSp J1306の光学波長とX線波長での相対輝度は、近くのクエーサーのグループの輝度と同様でした。光学的観測から、ブラックホールの質量は約10億個の太陽質量であることが示唆されています。
別の初期の超大質量ブラックホールの証拠は、カリフォルニア工科大学と英国の科学者チームによって、XMM-ニュートンX線衛星を使用して以前に公開されました。彼らは、128億光年の距離でクエーサーSDSSp J1030を観測し、SDSSp J1306に対して発見されたスミソニアン科学者と本質的に同じX線スペクトルの結果を発見しました。チャンドラの正確な位置とSDSSp J1306のスペクトルはほぼ同じ特性を持つため、早熟な超大質量ブラックホールが存在するという長引く不確実性がなくなります。
「これらの2つの結果は、超大質量ブラックホールがX線を生成する方法が、宇宙のごく初期の日付から本質的に同じままであることを示しているようです」とシュワルツ氏は語った。 「これは、ビッグバンの直後に巨大銀河の中央ブラックホールエンジンが形成されたことを意味します。」
天文学者の間では、ガスがブラックホールに引き寄せられ、数百万から数十億度の範囲の温度に加熱されると、超大質量ブラックホールの近くからのX線が生成されるという一般的な合意があります。落下するガスのほとんどは、急速に回転するディスクに集中しており、その内部には高温の大気またはコロナがあり、温度は数十億度に達することがあります。
X線生成の正確な形状と詳細は不明ですが、多数のクエーサー、または超大質量ブラックホールの観測により、それらの多くは、特に高X線エネルギーで非常に類似したX線スペクトルを持っていることが示されています。これは、基本的なジオメトリとメカニズムがこれらのオブジェクトで同じであることを示唆しています。
若い超大質量ブラックホールのX線スペクトルとはるかに古いもののX線スペクトルの驚くべき類似性は、超大質量ブラックホールとその降着円盤がビッグバンから10億年以内にすでに設置されていたことを意味します。 1つの可能性は、若い銀河の巨大な星の崩壊から数百万の太陽質量ブラックホールが形成され、その後、ガスの合体と降着によって銀河の中心に数十億の太陽質量ブラックホールが構築されたことです。
超大質量ブラックホールがいつどのようにして形成されたのかという疑問に答えるために、天文学者は非常に深いチャンドラへの曝露やその他の調査を使用して、より早い年齢のクエーサーを特定し、研究することを計画しています。
SDSSp J1306に関するSchwartzとViraniによる論文は、The Astrophysical Journalの2004年11月1日号に掲載されました。 SDSS J1030に関するDuncan Farrahと同僚の論文が、The Astrophysical Journalの2004年8月10日号に掲載されました。
2003年11月、チャンドラはAdvanced CCD Imaging Spectrometer（ACIS）装置でJ1306を約33時間観察しました。NASAのマーシャル宇宙飛行センター（アラバマ州ハンツビル）は、NASAのワシントン宇宙科学局のチャンドラプログラムを管理しています。カリフォルニア州レドンドビーチのノースロップグラマン（以前はTRW、Inc.）がこの天文台の開発請負業者でした。スミソニアン天体物理天文台は、マサチューセッツ州ケンブリッジにあるチャンドラX線センターからの科学および飛行業務を管理しています。
追加情報と画像は以下で入手できます。
http://chandra.harvard.eduおよびhttp://chandra.nasa.gov
元のソース：Chandraニュースリリース
