ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、謎の「小さな赤い点」がブラックホール星であるという証拠を発見

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ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用している天文学者たちは、宇宙初期の「小さな赤い点」の謎の解明に近づいているかもしれません。研究チームは、GLIMPSE-17775として知られるこれらの奇妙な天体の1つを研究し、それがブラックホール星、つまり部分的にイオン化したガスの濃い雲の中に位置する超大質量で燃料を供給された新鮮なブラックホールであるという証拠を発見した。

小さな赤い点が最初に現れ始めたのは、 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) は 2022 年の夏に地球へのデータの送信を開始しました。それらは約 6 億年後に大量に出現するため、一部の科学者は「壊れた宇宙論」を持っていると言います。 ビッグバンしかし、彼らはそうであるようです 消える 宇宙が誕生して20億年に達する前。小さな赤い点についてはいくつかの説明が提案されていますが、有力視されているのはブラック ホール星の考えです。もしブラックホール星が存在するなら、リトルレッドドットの消滅は、その強烈で短命な成長スパートが原因で燃え尽きてしまった結果、あるいは中心で成長している超大質量ブラックホールが最終的にはブラックホールを隠していた高密度のガスや塵を取り除き、より典型的な活性星に進化するにつれてその外観を変えた結果であるだろう。 銀河。

しかし、問題は、天文学者が小さな赤い点が実際にブラックホール星であるという観察証拠を収集できていないことである。それは、JWST が重力レンズ銀河団エイベル S1063 を観測しながら、ビッグバンからわずか 18 億年後にあった小さな赤斑 GLIMPSE-17775 を撮影するまでのことでした。このデータは、これまでに収集された小さな赤い点からの最も深い光のスペクトルを表しており、このチームによると、ブラック ホール星を示す複数の証拠が含まれています。

テキサス大学オースティン校のヴァシリー・ココレフ氏は、「科学界の一部は、小さな赤い点はブラックホール星のモデルによって説明できるという一つの写真に収束しつつあると思う。しかし、これまでの小さな赤い点のどれも、すべての証拠を同じ場所に持っているわけではない」と述べた。 声明で述べた。 「GLIMPSE-17775 を使用すると、このソースのスペクトルが非常に深くて驚くべきものであるため、これらのモデルをテストできます。」

アインシュタインの手の中にある小さな赤い点のパズルを解く

JWST は、私たちの宇宙の第一世代の星、やや紛らわしい「人口 III」星と呼ばれる星を探索しているときに、GLIMPSE-17775 を垣間見ました。望遠鏡は、アベル S1063 銀河団を構成する銀河の中でこれらの特定の星を探しました。

これとは別に、Abell S1063 は 重力レンズつまり、その巨大な重力効果は、実際に時空の構造（時空と呼ばれる単一の四次元実体として統合されている）を曲げます。これは、言い換えると、私たちの視点に向かって光を発する銀河団の「後ろ」の物体は、その光路が時空曲線と平行に曲がることを意味します。これにより、拡大効果が得られることがあります。

重力レンズの概念を最初に予測したのは、 アルバート・アインシュタイン 彼の理論では、 一般相対性理論こうして科学者たちは GLIMPSE-17775 を観察することができ、実質的に 30 時間の観察時間がわずか約 80 時間に短縮されました。

「初めてスペクトルを見たとき、パズルのピースがすべて床に散らばったような気分でした」とココレフ氏は語った。 「私たちはパズルの各ピースを手に取り、線を測り、さまざまなピースを組み合わせてモザイクを作り始めました。最初は何もないように見えるピースもあったかもしれませんが、そのうちいくつかのピースが一緒になり、そこに何かがあることに気づきました。」

研究チームは、「小さな赤い点」GLIMPSE-17775が実際にブラックホール星であることを示唆するいくつかの証拠をJWST観測で特定した。これには、回転ガス雲内で予想されるものと一致しない元素からの放出が含まれます。輝線は代わりに電子散乱を示しており、これは放射線源が巨大な高密度のガス泡に包まれている場合に予想されます。また、蛍光とヘリウム吸収放射線の兆候も高密度のガスマントルを示していました。

研究チームはまた、鉄のスペクトル線も観察し、研究チームはこれを「鉄の森」と呼んだ。これは、高速で摂食する超大質量ブラック ホール、つまりブラック ホール星による高エネルギー出力の結果として予想されることです。小さな赤い点が高密度のガスの膜に包まれて急速に成長している超大質量ブラックホールであるとすれば、これらの膨らみはこの高い放射線を吸収する必要があるため、これらの謎の天体が X 線に非常に弱い理由が説明されます。

しかし、GLIMPSE-17775の観測には何かが欠けています。

小さな赤い点は通常、それらが発する光のスペクトルに特徴的な強いディップ、いわゆる「バルマー ブレーク」を持っています。 GLIMPSE-17775は巨大な主銀河に囲まれているため、この小さな赤い点の特徴は他の点よりも弱いと研究チームは考えている。したがって、チームのデータは小さな赤い点のパズルの欠けているピースとして適合し、宇宙の進化に関する私たちの理解とよく一致します。

「すべてがぴったり合って、何も壊れていない。それが私たちの世界というパズルをさらに良くしていると思う」とココレフ氏は結論付けた。 「今後を見据えて、私はさらに深く潜って、小さな赤い点の中心エンジンが何によって動かされているのかを学びたいと思っています。私たちはそれがブラックホールであると考えていますが、他にもいくつかの興味深い理論が提案されており、それは興奮しています。おそらく1、2年以内に、これらの発生源がどのような力を動かしているのかについて最終的な答えが得られるでしょう。」

チームの研究は水曜日（6月10日）、 天体物理学ジャーナル。