最大級の質量を持つ中心ブラックホールは母銀河よりも速く成長する？

銀河の質量が増えれば、その銀河の中心にある超大質量ブラックホールの質量も増える。

これまで銀河と中心ブラックホールの質量には、強い正の相関があることが分かっていて、お互いに影響を及ぼしながら成長してきたと考えられています。

今回、X線天文衛星“チャンドラ”などの観測データを使った2つの研究から新しい発見がありました。

どうやら最大級の質量を持つ銀河中心ブラックホールの成長速度は、母銀河の星形成率よりもずっと速いようですよ。


X線データを調査

ほとんどの銀河の中心には、太陽の数百万倍から数十億倍もの質量を持つ超大質量ブラックホールが存在すると考えられています。

こうしたブラックホールの成長とその母銀河の星形成は互いに連動していることが多くの観測から示唆されていて、その成長速度の比はすべての銀河でだいたい普遍的だと考えられていました。

今回の研究ではアメリカ・ペンシルベニア州立大学のチームが、銀河の中心に潜むブラックホールの成長率を調査。

対象となったのは、NASAのX線天文衛星“チャンドラ”が観測した“チャンドラ・南北ディープフィールド”と呼ばれる領域などに含まれる、43億光年から122億光年彼方に位置する銀河でした。

X線と可視光線のデータを合わせた“チャンドラ・南ディープフィールド”の画像と、 銀河中心に潜む超大質量ブラックホールのイメージ図。

研究チームが調べた超大質量ブラックホールの成長率と母銀河の星形成率の比を計算したところ、太陽1000億個分の星が存在する銀河における比は、太陽100億個分の星が存在する銀河の比の約10倍も大きいことが示されます。

つまり、質量が大きい銀河では小さいものに比べて、銀河に対する超大質量ブラックホールの成長がずっと速いということになるんですねー
質量が大きい銀河の方が、冷たいガスをより効率的にブラックホールに送り込めるということでしょう。


電波のデータを加えてみると

また、スペイン・宇宙科学研究所の研究チームでは、複数の銀河団の中心に位置する72個の銀河を調査しています。

用いられたのは“チャンドラ”によるX線データと、オーストラリアコンパクト電波干渉計、アメリカのカール・ジャンスキー超大型干渉電波望遠鏡群などの観測から得られた電波データでした。

超大質量ブラックホールの質量とブラックホールに付随する電波やX線の強度との間にあるよく知られた関係を利用して、研究チームが銀河団中心の銀河内にある超大質量ブラックホールの質量を計算。

すると、ブラックホールと銀河が連動して成長するという仮定に基づいた質量よりも約10倍も大きいことが明らかになります。

最大級の質量を持つブラックホールの成長速度が母銀河の星形成率を上回っているという証拠を、ペンシルベニア州立大学のチームとは独立した研究で、スペイン・宇宙科学研究所のチームが示したことになります。

研究チームが計算で得たのは、観測対象になったブラックホールのうち約半数が、太陽の1000億倍以上の質量を持つということでした。

ブラックホールは究極の天体ともいえるので、なかでも最も極端な超大質量ブラックホールが母銀河と連動した成長に関する法則を破っていたとしても、驚くようなことではないのかもしれませんね。


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