国際的な天文学者チームが、超大質量ブラックホール周辺の物質が数十億年にわたり進化してきた証拠を発見し、長年抱かれてきた仮定に挑戦した。クエーサーの観測は、初期宇宙から現在に至る紫外線とX線放出の関係が変化していることを示している。国立アテネ天文台の研究者らが主導したこの発見は、ブラックホールの環境が宇宙史を通じて静的でないことを示唆している。
クエーサー宇宙で最も明るい天体のひとつは、周囲の物質を降着する超大質量ブラックホールによって駆動される。この過程で高温の回転ディスクが生まれ、強烈な紫外線を放出する。科学者たちは長年、この紫外線放射が近傍のコロナと呼ばれる領域と相互作用し、強力なX線を生成すると信じてきた。ほぼ50年間、これらの放出間のつながりは普遍的な定数と見なされ、ブラックホール近傍の状態についての洞察を提供してきた。
しかし、Monthly Notices of the Royal Astronomical Societyに掲載された新たな研究は、この関係が変化したことを示している。eROSITA X線望遠鏡と欧州宇宙機関のXMM-Newton観測所のデータを分析し、チームは多数のクエーサーのサンプルを調査した。彼らは、宇宙の年齢が現在のおよそ半分だった約65億年前に、紫外線からX線へのつながりが、今日の近傍クエーサーで観測されるものと顕著に異なっていたことを発見した。
「宇宙時間とともに非普遍的なX線-紫外線関係を確認するのは非常に驚くべきことで、超大質量ブラックホールがどのように成長し放射するかの理解に挑戦する」と、研究著者の一人であるアントニス・ジョルジャカキス博士は述べた。この発見は複数の解析手法で持続し、降着円盤とコロナ構造の潜在的な進化を示唆している。
ポスドク研究者のマリア・キラが主導したこの研究は、eROSITAの広範な空の網羅性とベイズ統計フレームワークを活用し、疎なデータ中の微妙な傾向を検出した。「ここでの鍵となる進歩は方法論的だ」とキラは指摘した。「eROSITAサーベイは広大だが比較的浅い——多くのクエーサーはわずかなX線光子でしか検出されない。これらのデータを堅牢なベイズ統計フレームワークで組み合わせることで、それまで隠れていた微妙な傾向を明らかにできた。」
これらの結果は宇宙論に影響を及ぼす。クエーサーはしばしば標準光源として宇宙の膨張をマッピングし、ダークマターとダークエネルギーを探るために用いられる。放出特性が時間とともに変化する場合、天文学者はこれらの手法を洗練する必要がある。将来的なeROSITAスキャンと多波長サーベイは、これらの変化が物理的進化を反映するものか観測バイアスかを明らかにし、宇宙時代を通じたブラックホール行動のより深い理解を提供する可能性がある。