初期宇宙の奇妙な天体が大きな議論をさらに鋭くしている

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が遠方宇宙の深い赤外線画像を送り始めて以来、天文学者はその最も不可解な発見のひとつである、現在「小さな赤い点」と呼ばれるコンパクトな天体の説明に取り組んできた。これらの光源は非常に高い赤方偏移で大量に見つかっており、宇宙がまだ非常に若かった時代の姿を見ていることを意味する。報告された観測によれば、その多くは約120億光年先にあり、ビッグバンの約6億年後には形成を始めていた可能性がある。

この時期は重要だ。そんなに早く現れる天体は、ブラックホール、銀河、そして最初の世代の恒星がどれほど速く組み上がったのかに直接関わる。問題は、小さな赤い点がひとつの既知の分類にきれいに収まらないことだ。可視光では赤く、紫外線では青く見えるという珍しい組み合わせが、複数の競合する説明を生んでいる。

チャンドラX線観測衛星のデータとJWSTの深宇宙サーベイを比較した新しい観測は、この謎に重要なピースを加えるかもしれない。研究者たちはX線を放つ小さな赤い点を見つけたが、この種の天体の他の例では通常X線放射が見られていなかったため、驚くべき結果だった。この天体は3DHST-AEGIS-12014と名付けられ、約118億光年先にあり、より広い集団を特徴づけるコンパクトで赤い性質を共有しているように見える。

それを際立たせているのはX線の明るさだ。X線は強い手がかりになる。なぜなら、降着しているブラックホールとその周囲の構造がX線を生み出すことが知られているからだ。これで小さな赤い点のすべての謎がすぐに解けるわけではないが、少なくともその一部が初期宇宙でのブラックホール成長と結びついている可能性は強まる。

なぜ小さな赤い点の分類は難しいのか

小さな赤い点をめぐる不確実性は、複数のシナリオがなお妥当であることから来ている。ひとつは、厚いガス雲の背後に隠れた超大質量ブラックホールの周囲領域によって駆動されているという考えだ。別の見方では、まだ天文学者が十分に理解していない初期銀河の一形態を表しているという。活動銀河核の一種として議論されることもあり、その場合もやはりブラックホール活動を意味する。さらに異例の説として、一部は金属量が少なく寿命の短い超大質量星で、時に「ブラックホール星」と呼ばれるものかもしれない、という案もある。

それぞれの説明は利用可能な証拠の一部を説明するが、決着には至っていない。もし隠れたブラックホールが原因なら、その時代に急速に成長する超大質量ブラックホールに期待されるのと同じ特徴が、多くの小さな赤い点で見えないのはなぜかを説明する必要がある。もしそれらが銀河なら、異例の放射特性を説明しなければならない。もしブラックホール形成の中間段階に関係するなら、一つの状態から別の状態へ橋渡しする観測が特に価値を持つ。

そこで3DHST-AEGIS-12014が興味深くなる。報道によれば、この光源は遷移段階の例を表している可能性がある。もしこの天体にブラックホールが本当に存在するなら、周囲のガスは降着円盤を通じて消費され、X線が抜け出せるより明瞭な通路が徐々に開かれているのかもしれない。その描像では、この天体は単なる小さな赤い点の一つではなく、強く隠された系が、より明確に活動ブラックホールと分かる存在へと変わっていく瞬間を切り取ったものになる。