宇宙古代都市の建設ラッシュを止めるブラックホール 最新宇宙望遠鏡で明かす110億年前の銀河団における銀河の星形成終焉過程

詳細は 早稲田大学Webサイト をご覧ください。

　早稲田大学高等研究所の嶋川 里澄（しまかわ りずむ）准教授、国立天文台の小山 佑世（こやま ゆうせい）准教授らからなる研究チームは、110億光年先にある過去の銀河団を最新のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を用いて、超巨大ブラックホール活動とともに銀河が一斉に成長を終える様子を捉えました。現在の宇宙の大都市にあたる銀河団には、新しい星をほとんど作らず、成長を終えた巨大楕円銀河が占めています。しかし、巨大楕円銀河がどのようにして星を作るのをやめたのかはまだ解明に至っていません。研究チームは従来の10倍以上を誇る同望遠鏡の驚異の空間分解能によって、過去の銀河団で超巨大ブラックホール活動が銀河に与える影響を分解することに成功し、今回の成果を得ることが出来ました。

本研究成果は『Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters』（論文名：Spider-Webb: JWST Near Infrared Camera resolved galaxy star formation and nuclear activities in the Spiderweb protocluster at z=2.16）にて、2024年12月18日（水）にオンラインで掲載されました。

■今回の研究で新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと

研究チームは、ブラックホール活動が銀河団にもたらす影響を検証するため、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載された近赤外カメラで、現在の銀河団の祖先にあたる約110億光年前の銀河団を観測しました。この銀河団には、巨大楕円銀河の前身である巨大銀河が多くいることが、研究チームによる従来の調査から分かっており、理想的な研究対象として注目していました。近赤外では私たちが普段見る可視光よりも波長が長いため、星間ダストの影響をあまり受けずに星形成やブラックホールの活動を捉えることができます。

■研究の波及効果や社会的影響

銀河とブラックホールは大きさにして人と細胞くらいの違いがありますが、互いに干渉し合いながら成長（共進化）すると考えられています。共進化の解明は2020年代における銀河天文学の重要課題に位置づけられており、本研究が捉えた活動的な超巨大ブラックホールによる星形成の抑制はまさにこの共進化プロセスを裏付ける貴重な観測的証拠と言えるでしょう。

■研究者のコメント

観測した銀河団は我々研究チームがすばる望遠鏡などを使って10年以上かけて調査してきた研究対象です。今回ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で得られた最新のデータによって、これまで積み上げてきた銀河形成の理解や予測に対する「答え合わせ」が出来るようになってきました。今後も引き続き解析を進め、残りの問題を紐解いていきたいと思います。

■論文情報

雑誌名：Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

論文名：Spider-Webb: JWST Near Infrared Camera resolved galaxy star formation and nuclear activities in the Spiderweb protocluster at z=2.16

執筆者名（所属機関名）：嶋川里澄（早稲田大学）＊、小山佑世（国立天文台）、児玉忠恭（東北大学）、 Helmut Dannerbauer（カナリア天体物理学研究所）、M. Perez-Martinez（カナリア天体物理学研究所）、Huub J. A. Rottgering（ライデン天文台）、田中壱（国立天文台）、Chiara D’Eugenio（カナリア天体物理学研究所）、Abdurrahman Naufal（総合研究大学院大学）、大工原一貴（東北大学）、Yuheng Zhang（カナリア天体物理学研究所） ＊筆頭著者

掲載日時（現地時間）：2024年12月18日（水） 00:01 (UTC)

掲載日時（日本時間）：2024年12月18日（水） 09:01 (JST)

掲載URL：https://academic.oup.com/mnrasl/article-lookup/doi/10.1093/mnrasl/slae098

DOI：https://doi.org/10.1093/mnrasl/slae098