宇宙最大級、11個の超巨大ブラックホール集団を発見　偶然生じる確率は“10の64乗（=1不可思議）分の1未満”

公開 2025年06月03日 17時20分

[ITmedia]

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　国立天文台や東京大学などの国際共同研究チームは6月3日、11個の超巨大ブラックホールの集団が密集している領域を見つけたと発表した。ここまで密集した超巨大ブラックホールの集団を見つけたのは、今回が初。この集団が偶然生じる確率は、とてつもなく低く、“10の64乗分の1未満”（10^64＝1不可思議）の確率という。

研究チームが見つけた超巨大ブラックホール（クエーサー）の集団

　超巨大ブラックホールは、周囲のガスや物質を活発に取り込んで、莫大なエネルギーを放ち、明るく輝いている。このような活動を見せるブラックホールは「クエーサー」と呼ばれる。クエーサー間の距離は、最もクエーサーが多かった時代でも、通常は数億光年程度離れていると知られてきた。

　今回研究チームは、全天の4分の1をカバーする史上最大級の観測プロジェクト「スローン・デジタル・スカイ・サーベイ」（SDSS）のデータを解析。すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラ（HSC）を使って追観測した。結果、くじら座方向の約108億年前の宇宙の直径4000万光年の範囲に、11個のクエーサーが密集する領域を発見した。

　これは宇宙最大級に密集している集団であり、これほどの密集が偶然に生じる確率はとてつもなく低いという。国立天文台ハワイ観測所のリャン・ヨンミン博士は「もし偶然であるとすれば、その確率は10の64乗分の1未満という驚異的な数字」と説明している。

研究チームが見つけたクエーサーの集団（オレンジのバー）と、他の領域（黒い点）で、クエーサーの数を比較したもの　

超巨大ブラックホールの集団は“宇宙のヒマラヤ”

　超巨大ブラックホールは一般に、銀河が密集した領域で活発になると考えられている。この環境において銀河同士は、まるで混雑した人混みの中ですれ違う人々のような振る舞いをするため、頻繁に相互作用が生じ、引き合いや衝突、合体が起こる。結果、ガスや物質が渦を巻くように銀河の中心へ流れ、その中心のブラックホールの成長を促し、明るく輝くクエーサーへと変わっていく。

　しかし、すばる望遠鏡による今回の観測結果は予想外のものだった。クエーサーが密集する領域は、銀河の集団の中ではなく、2つの銀河集団のちょうど中間に位置していたのだ。これは、超巨大ブラックホールの成長条件について、従来の理解の見直しを迫るものという。

　この特異な構造を調べるため、研究チームは銀河間に広がるガスの3次元分布を描いた。結果、クエーサーは、ガスが最も密集した領域にも、最も希薄な領域にも存在せず、中性ガスと電離ガスの境界に位置していることが判明。研究チームは「この構造は、宇宙の大規模構造における遷移的な領域を反映しているのかもしれない」と見解を示す。

黄色のX印はクエーサーの位置、黒の等高線は銀河の密度　背景の色は中性水素ガスの密度を表し、赤いほど密度が高く、青いほど密度が低い（電離ガスが豊富）　左側の銀河集団には中性ガスが、右側の銀河集団のまわりには電離ガスが集中している

　リャン博士は「われわれは、クエーサーが宇宙の状態が変わる“縁”に沿って分布していることに気付いた。これは、クエーサーが放つ強い光が周囲のガスの状態を変えていると同時に、作られつつある巨大構造、例えば銀河団の種をトレースしている可能性を示している」と解説。研究チームはこの構造を、2つの大陸が衝突してできたヒマラヤ山脈になぞらえて「宇宙のヒマラヤ」と呼称している。

　研究チームは今後、すばる望遠鏡の超広視野多天体分光器（PFS）などによる観測を通じて、超巨大ブラックホールの成長史の解明を目指す。

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