ほぼすべての銀河の中心部には、あらゆる物を飲み込む超巨大質量のブラックホールが潜んでいる。そして、新たな研究によると、銀河を生み出したのはこのブラックホールである可能性があるという。これこそが、長年にわたる天文学上の「ニワトリが先か卵が先か」の議論に対する答えとなるかもしれない。
[数多くの銀河の中心部に、太陽の数百万倍から数十億倍という大質量のブラックホールが存在することは、1990年代から確認されている]
今回の研究で、天文学者らは数々の銀河を観測してその内部に渦を巻くガスの動きを測定することで、銀河とその内部にあるブラックホールの質量の計測に成功した。その結果、ブラックホールの規模と、その銀河で中心部に形成される星々とガスの膨らみ(銀河バルジ)の規模とには、概して直接的な関係があることが判明した。ブラックホールの質量は通常、銀河バルジの質量のおよそ1000分の1になるという。
[渦巻銀河や棒渦巻銀河は、横から見たときに凸レンズ状だが、その中央部のもりあがりを銀河バジルと呼ぶ。銀河中心部に超巨大質量のブラックホールがあり、その重力により星が集まっていると考えられている]
しかし、はるか遠くにあり、従って宇宙の歴史における比較的初期の段階を見せている銀河に目を向けたところ(遠いものほど、対象が発する光が地球に到達するまで時間がかかるので、より昔の銀河の姿なのだ)、驚くべきパターンが発見された。
こうした銀河では、ブラックホールと銀河との間に、通常の質量の割合が保たれていなかった。最も遠くに位置する銀河(つまり発達の最初期の段階を見せているもの)では、予測される比率よりもブラックホールの質量がかなり大きかったのだ。
ビッグバンから8億7000万年以内に同時発生した、超巨大質量のブラックホールと巨大楕円銀河。米国国立電波天文台(NRAO)の天文学者Chris Carilli氏は1月7日(米国時間)、カリフォルニア州ロングビーチで開催された米国天文学会(ASS)の会議の中で報告を行ない、「最も単純な結論は、まず最初にブラックホールが生じ、そのブラックホールが何らかの形で周辺に銀河を成長させるというものだ」と語った。
これが本当だとした場合、ブラックホールと銀河はなぜそこまで関係があるのか、ブラックホールは銀河をどのように成長させるのかという問題について、重大な疑問がいくつも出てくる。
同じくこの研究に関わったカリフォルニア工科大学の天文学者Dominik Riechers氏は、プレスリリースの中で「どのようなメカニズムが働いているのか、また、プロセスのある時点において質量がなぜ『標準的な』割合で安定するのかはわからない」と述べている。
ブラックホール周辺の強力な恒星風と宇宙ジェットが、星の形成を後押しして銀河の成長を誘発する、と理論づける向きもある。一方で、ブラックホール周辺の過酷な環境は、安定した星の形成を促すにはあまりに無秩序だという考え方もある。
[数多くの銀河の中心部に、太陽の数百万倍から数十億倍という大質量のブラックホールが存在することは、1990年代から確認されている]
今回の研究で、天文学者らは数々の銀河を観測してその内部に渦を巻くガスの動きを測定することで、銀河とその内部にあるブラックホールの質量の計測に成功した。その結果、ブラックホールの規模と、その銀河で中心部に形成される星々とガスの膨らみ(銀河バルジ)の規模とには、概して直接的な関係があることが判明した。ブラックホールの質量は通常、銀河バルジの質量のおよそ1000分の1になるという。
[渦巻銀河や棒渦巻銀河は、横から見たときに凸レンズ状だが、その中央部のもりあがりを銀河バジルと呼ぶ。銀河中心部に超巨大質量のブラックホールがあり、その重力により星が集まっていると考えられている]
しかし、はるか遠くにあり、従って宇宙の歴史における比較的初期の段階を見せている銀河に目を向けたところ(遠いものほど、対象が発する光が地球に到達するまで時間がかかるので、より昔の銀河の姿なのだ)、驚くべきパターンが発見された。
こうした銀河では、ブラックホールと銀河との間に、通常の質量の割合が保たれていなかった。最も遠くに位置する銀河(つまり発達の最初期の段階を見せているもの)では、予測される比率よりもブラックホールの質量がかなり大きかったのだ。
ビッグバンから8億7000万年以内に同時発生した、超巨大質量のブラックホールと巨大楕円銀河。米国国立電波天文台(NRAO)の天文学者Chris Carilli氏は1月7日(米国時間)、カリフォルニア州ロングビーチで開催された米国天文学会(ASS)の会議の中で報告を行ない、「最も単純な結論は、まず最初にブラックホールが生じ、そのブラックホールが何らかの形で周辺に銀河を成長させるというものだ」と語った。
これが本当だとした場合、ブラックホールと銀河はなぜそこまで関係があるのか、ブラックホールは銀河をどのように成長させるのかという問題について、重大な疑問がいくつも出てくる。
同じくこの研究に関わったカリフォルニア工科大学の天文学者Dominik Riechers氏は、プレスリリースの中で「どのようなメカニズムが働いているのか、また、プロセスのある時点において質量がなぜ『標準的な』割合で安定するのかはわからない」と述べている。
ブラックホール周辺の強力な恒星風と宇宙ジェットが、星の形成を後押しして銀河の成長を誘発する、と理論づける向きもある。一方で、ブラックホール周辺の過酷な環境は、安定した星の形成を促すにはあまりに無秩序だという考え方もある。
Lurking deep inside the center of almost all galaxies is a ravenous, super-massive black hole, and new research suggests the black hole may have given birth to its galaxy. This could be the answer to a long-standing astronomical chicken-and-egg problem.
By observing a series of galaxies and measuring the motions of swirling gas inside them, astronomers were able to weigh the galaxies and their resident black holes. They found that in general, there is a direct relationship between the size of a black hole and the size of the central bulge of stars and gas in the galaxy around it: Black holes usually weigh about one one-thousandth of the mass of the galactic bulge.
But when the researchers looked at galaxies that were farther away, and thus effectively dating from earlier periods in the universe’s history (because the more distant we look, the longer an object’s light has taken to reach us, so the older it is), they found a surprising pattern.
The usual mass ratio between black hole and galaxy didn’t hold up. Instead, the black holes in the farthest away galaxies — the ones we are seeing in the youngest stage of development — were much larger than expected.
"The simplest conclusion is that the black holes come first and they somehow grow the galaxy around them," said astronomer Chris Carilli of the National Radio Astronomy Observatory during a briefing Wednesday at the American Astronomical Society's meeting in Long Beach, California.
If this is true, it raises many significant questions about why the black holes and galaxies are so linked, and how black holes help galaxies grow.
"We don't know what mechanism is at work here, and why, at some point in the process, the 'standard' ratio between the masses is established," said Caltech astronomer Dominik Riechers in a press release. Riechers also worked on the study.
Some theorize that the strong winds and jets surrounding black holes could help feed star formation and induce galaxies to grow. But the violent environments of black holes have also been thought too chaotic to harbor stable star formation.
The researchers hope to better understand the seemingly symbiotic relationship between galaxies and their gobbling black hole inhabitants when new observation tools come online soon. The Expanded Very Large Array (EVLA) being built in New Mexico, and the Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Chile, expected to be completed by 2012, should dramatically increase the sensitivity and resolution available for studies of distant galaxies.
"We really do need to confirm this with further observations," Carilli said. "In fact the future looks extremely bright for these kinds of studies."
By observing a series of galaxies and measuring the motions of swirling gas inside them, astronomers were able to weigh the galaxies and their resident black holes. They found that in general, there is a direct relationship between the size of a black hole and the size of the central bulge of stars and gas in the galaxy around it: Black holes usually weigh about one one-thousandth of the mass of the galactic bulge.
But when the researchers looked at galaxies that were farther away, and thus effectively dating from earlier periods in the universe’s history (because the more distant we look, the longer an object’s light has taken to reach us, so the older it is), they found a surprising pattern.
The usual mass ratio between black hole and galaxy didn’t hold up. Instead, the black holes in the farthest away galaxies — the ones we are seeing in the youngest stage of development — were much larger than expected.
"The simplest conclusion is that the black holes come first and they somehow grow the galaxy around them," said astronomer Chris Carilli of the National Radio Astronomy Observatory during a briefing Wednesday at the American Astronomical Society's meeting in Long Beach, California.
If this is true, it raises many significant questions about why the black holes and galaxies are so linked, and how black holes help galaxies grow.
"We don't know what mechanism is at work here, and why, at some point in the process, the 'standard' ratio between the masses is established," said Caltech astronomer Dominik Riechers in a press release. Riechers also worked on the study.
Some theorize that the strong winds and jets surrounding black holes could help feed star formation and induce galaxies to grow. But the violent environments of black holes have also been thought too chaotic to harbor stable star formation.
The researchers hope to better understand the seemingly symbiotic relationship between galaxies and their gobbling black hole inhabitants when new observation tools come online soon. The Expanded Very Large Array (EVLA) being built in New Mexico, and the Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Chile, expected to be completed by 2012, should dramatically increase the sensitivity and resolution available for studies of distant galaxies.
"We really do need to confirm this with further observations," Carilli said. "In fact the future looks extremely bright for these kinds of studies."
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