銀河の種から宇宙の巨人へ：超大質量ブラックホールの成長メカニズムと融合

Tokyo科学者たちは、超大質量ブラックホールがどのようにして巨大化するのかを理解し始めています。ペンシルベニア州立大学の天文学者チームは、これらのブラックホールの成長を120億年にわたって研究しました。彼らは新しいX線観測とコンピュータシミュレーションを活用して、その研究を進めています。

超大質量ブラックホールは銀河の中心にあり、太陽の数百万倍から数十億倍の質量を持っています。本研究では、宇宙が始まってから18億年後から現在まで、つまり138億年後にかけて、これらのブラックホールがどのように成長してきたかを調査しています。

発見されたことは次の通りです。ブラックホールは、ホスト銀河からの冷たいガスを吸収することで成長します。また、銀河の衝突により他の超大質量ブラックホールと合体することでも成長します。吸収による成長はX線データを使用して追跡でき、特に過去50億年における成長には合体が大きく寄与しています。

チームには、ペンシルベニア州立大学の大学院生であり論文の第一著者であるファン・ゾウさんや、さまざまな研究機関の研究者が参加しています。彼らは次のデータを分析しました：

• NASAのチャンドラX線観測衛星
• 欧州宇宙機関のXMM-ニュートン
• マックス・プランク研究所のeROSITA望遠鏡

彼らは130万以上の銀河におけるブラックホールの成長を研究し、その中には8,000を超える「急成長するブラックホール」も含まれていました。この大規模なサンプル数は、彼らが確固たる結論を導き出すのに役立ちました。

研究によれば、巨大な銀河は物質を吸収することでブラックホールをより迅速に拡大させる傾向があります。このパターンは宇宙のあらゆる時代において一貫しています。研究者たちはIllustrisTNGプロジェクトのスーパーコンピュータシミュレーションを使用して、銀河の合体を通じてこの成長を追跡しました。

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今日 · 8:23

メカニカルフォースが遺伝子発現に及ぼす影響

彼らの手法は、ブラックホールがどのように質量を増加させるかについての実際のデータを使用し、それをブラックホールの合体に関するコンピューターモデルと組み合わせています。このアプローチにより、超大質量ブラックホールが成長する過程を最も明確に理解することができます。成長の多くはブラックホールに物質が落ち込むことによりますが、特に最近の宇宙では合体も重要な役割を果たしてきました。

研究によれば、宇宙が若かった頃、非常に大きなブラックホールの成長がより速かったことが示されています。これらのブラックホールの数は、70億年前にほとんど増加しなくなりました。

科学者たちは、銀河系の中心にあるブラックホールを研究しました。このブラックホールは、私たちの太陽の400万倍の質量を持っています。研究の結果、このブラックホールは宇宙の歴史の後期に成長したことが示唆されています。

研究チームには以下のメンバーが含まれています：

• Zhibo Yu、ペンシルバニア州立大学の大学院生
• Hyungsuk Tak、ペンシルバニア州立大学の助教授
• Elena Gallo、ミシガン大学
• Bin Luo、中国の南京大学
• Qingling Ni、ドイツのマックス・プランク研究所
• Yongquan Xue、中国の中国科学技術大学
• Guang Yang、オランダのフローニンゲン大学

この研究は、アメリカ国家科学財団、チャンドラX線センター、ペンシルバニア州立大学の助成を受けました。また、科学界に共有されたIllustrisTNGのシミュレーション結果も、この研究の実現に役立ちました。