概要

巨大ブラックホールが周囲の物質を飲み込んで輝く天体にクェーサーがあります。クェーサーとして光っている大質量ブラックホールは太陽の10億倍もの質量を持っていることがわかっていますが、そのような天体がどのようにできたかは現代天文学の謎の1つです。この謎に対してドッグ (Dust-obscured galaxy: DOG) と呼ばれる天体がクェーサーの前段階として近年注目されてきました。ドッグがクェーサーになるには、ドッグを覆う大量の塵を吹き飛ばす段階が必要だと予想されていました。しかし、この段階は短時間なため、これに相当する天体の発見は困難を極めていました。

我々のチーム（注1）は、ドッグとクェーサーの両方のスペクトルの特徴を持つ青く光る天体の探査をすばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラHSC と米国 のWISE 衛星の中間赤外線データを用いて行いました。結果として 8天体の候補天体が見つかり、これらの天体をブルドッグ（BlueexcessDOG: BluDOG; 図1参照）と名づけました。後に行った追観測で、青い光がクェーサーの光に似ていることを突き止め、このことからブルドッグは塵を吹き飛ばす段階であると結論づけました。さらに、2022 年から観測開始したジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）によって120 から130 億光年かなたの宇宙で発見された極めて赤い天体 （Extremely red object: JWSTERO）のスペクトルがブルドッグのスペクトルとよく似ていることにいち早く気付きました。これらを詳しく比較することで、 JWST-ERO はクェーサー直前のアウトフロー段階にあるブルドッグのような天体であると結論しました。このように、クェーサーの形成は130 億光年前の宇宙初期の段階ですでに始まっていることが明らかになりました。

この研究成果はアメリカ天文学会の学術雑誌「The Astrophysical Journal Letters」に 2023年12 月14 日 （日本時間 2023 年12 月15 日）に掲載されました。

図1：すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラ（HSC） で撮影されたブルドッグの画像。3 種類のフィルター (g, r, i) で撮った画像をそれぞれ青、緑、赤の擬似カラーで表した合成画像です。
ブルドッグで青い光の超過があることが分かります。（クレジット：NAOJ / HSC Collaboration）

研究チームメンバー（注1）

登口暁、三澤透 （信州大学）
井上昭雄 （早稲田大学）
長尾透、松岡良樹、鍛冶澤賢、寺島雄一、仁井田真奈、信原広大、加藤奈々子、玉田望 （愛媛大学）
鳥羽儀樹、小宮山裕、山下拓時、寺尾航暉 （国立天文台）
尾上匡房 （IPMU）
川口俊宏 （尾道市立大学）
上田佳宏 （京都大学）
市川幸平 （東北大学）
松原英雄 （JAXA）
Yu-Yen Chang （ASIAA）

論文情報

タイトル：Similarity between compact extremely red objects discovered with JWST in
cosmic dawn and blue-excess dust-obscured galaxies known in cosmic noon
著者：Akatoki Noboriguchi, Akio K. Inoue, Tohru Nagao, Yoshiki Toba, Toru Misawa
掲載誌：The Astrophysical Journal Letters
掲載日：2023年12月14日（日本時間 2023年12月15日）
D O I：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad0e00