自然科学研究機構 国立天文台

アルマ望遠鏡でブラックホールジェットと星間ガスの衝突を観測~銀河の巨大ガス流出のメカニズム解明へ新たな一歩~

研究成果

アルマ望遠鏡で観測したデータをもとに、重力レンズ効果を受ける前の「MG J0414+0534」本来の姿を再構成した疑似カラー画像
アルマ望遠鏡で観測したデータをもとに、重力レンズ効果を受ける前の「MG J0414+0534」本来の姿を再構成した疑似カラー画像。オレンジ色が塵(ちり)と高温電離ガスの分布、緑色が一酸化炭素分子ガスの分布を表しています。一酸化炭素分子が、ジェットに沿って銀河中心核の両側に沿って分布していることが分かります。(クレジット: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue et al.) オリジナルサイズ(123KB)

遠方の銀河の中心にある超巨大ブラックホールから噴き出すジェットが、銀河内の星間ガス雲を激しく揺さぶっている様子を、アルマ望遠鏡がこれまでにない高い解像度で捉えました。銀河の進化の初期段階でもジェットが星間ガスに大きな影響を与えていることが示され、銀河進化の過程を解明する重要な一歩となりました。

ほとんどの銀河の中心には、超巨大ブラックホールが存在しています。超巨大ブラックホールに落下するガスの一部は、細く絞られた超高速のガス流(ジェット)として噴き出ています。ジェットは、周囲に存在する銀河内の星間ガス雲と衝突して、星の材料となる星間ガスを銀河の外へ大量に押し出すガス流出を起こします。これが銀河内での星の誕生を抑えてしまうなど、銀河の進化に大きな影響を与えると考えられているのです。しかし、星間ガスに大きな影響を及ぼすのがこのジェットなのか、それともブラックホールを取り巻く円盤から放たれる強い光なのかは、まだ分かっていません。特に、銀河進化の初期における影響を知るためには、遠くの銀河の観測が必要になりますが、従来の観測では解像度が不足していたのです。

近畿大学の井上開輝(いのうえかいき)教授らの研究チームは、おうし座の方向110億光年の距離にあり、進化の初期段階の銀河「MG J0414+0534」を、アルマ望遠鏡で観測しました。この銀河は、重力レンズ効果を受けているため、実際よりも拡大されて見えます。この効果とアルマ望遠鏡の高解像度とを合わせて導き出した銀河の姿は、中心部に非常に強い電波源が存在し、その左右にガスが分布しているというものでした。またこのガスは、ジェットに沿って秒速600キロメートルにも達する速さで激しく運動していることも明らかになりました。これらは、超巨大ブラックホールから噴き出す超高速のジェットが周囲にある星間ガス雲と衝突し、その結果、星間ガス雲が激しく揺さぶられていることを示していると研究チームは考えています。110億光年という遠方で、ジェットと星間ガス雲の衝突の現場が画像として見えたのは、今回が初めてです。さらに、ジェットと星間ガス雲が衝突している領域がたいへん小さいことから、ジェットが噴き出し始めてからわずか数万年であると推定できます。

今回の観測は、銀河の進化初期において、超巨大ブラックホールから噴き出すジェットがどのように星間ガス雲に影響を及ぼし、さらに銀河の外へのガス流出につながっているのかを明らかにする手掛かりになるでしょう。

この観測成果は、K. T. Inoue et al. “ALMA 50-parsec resolution imaging of jet-ISM interaction in the lensed quasar MGJ0414+0534” として、米国の天体物理学専門誌『アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ』に2020年3月27日付けで掲載されました。

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