Live Scienceによると、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの研究チームはシミュレーションを通じて、太陽の3000億倍の質量を持つブラックホールを作り出したという。
このシミュレーションは、太陽の100億倍の質量を持つ銀河中心のブラックホールの起源を探るために設計されました。既知の超大質量ブラックホールに加えて、科学者たちは人間の想像をはるかに超える質量を持つ超大質量ブラックホールを発見することがあります。それらはしばしば宇宙で最も重い天体と呼ばれます。
ハーバード・スミソニアンによる3つのクエーサー系の組み合わせのシミュレーション。(画像: ハーバード・スミソニアン)
典型的な例として、2019年に科学者たちは3つの銀河が衝突し、中心にある超大質量ブラックホールが合体軌道に乗せられる現象を初めて観測しました。衝突は地球から約10億光年離れた、SDSS J084905.51+111447.2星系で発生しました。この現象を観測するために、天文学者たちは地上望遠鏡と宇宙望遠鏡の両方を用いる必要がありました。
ハーバード大学とスミソニアン大学の研究チームは、ASTRIDと呼ばれる高解像度宇宙論シミュレーションを用いて、約110億年前に誕生した宇宙の進化をモデル化しました。シミュレーションでは、3つの銀河の合体に続いて超大質量ブラックホールが誕生する様子が観測されました。これらの銀河はそれぞれ、クエーサーと呼ばれる超大質量ブラックホールを含んでおり、物質を吸い込み、その中心銀河のすべての恒星を合わせた光よりも強い光を放射します。
クエーサートリオが出会うと、さらに大きなブラックホールが形成され、質量吸引の「狂乱」が引き起こされ、結合した天体は超大質量状態に達する。
「我々は、銀河や超大質量ブラックホールの活動がピークに達する約110億年前、宇宙の『正午』に、三重クエーサーを含む非常に珍しい系を発見した」と研究チームを率いた倪岳英博士は述べた。
「この系は超大質量ブラックホールによって駆動される3つのクエーサーで構成されており、それぞれの質量は天の川銀河の10倍である」と彼は付け加えた。
SDSS J084905.51+111447.2星系における3つの銀河の衝突により、衝突軌道を進む超大質量ブラックホール。(画像: NASA)
スーパーコンピューターのシミュレーションでは、中心に超大質量ブラックホールを持つ3つの銀河が、中心に「超大質量」ブラックホールを持つ1つの銀河に融合する様子が示された。
研究チームのシミュレーションによれば、三重クエーサーの合体は1億5000万年続き、シミュレーション全体の中で最も質量の大きいブラックホールを作り出した。その質量は太陽の3000億倍で、天の川銀河のすべての星を合わせたよりも大きい。
Yueying Ni氏によると、三重クエーサー系と3つの銀河の衝突という組み合わせは非常に稀である。これが、科学者がこれまでそのような現象を検出したり、超大質量ブラックホールの形成を観測したりできなかった理由を説明できる。
ハーバード・スミソニアンチームの研究は、2022年11月30日に天体物理学ジャーナルに掲載されました。
トラ・カーン(出典: Live Science)
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