宇宙最遠方の「死にゆく巨大銀河」で輝く巨大ブラックホール～すばる×JWSTが捉えた、急速な共進化の新たな証拠～

2025-09-18 東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU, WPI）

東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU）らの国際共同研究チームは、JWSTとすばる望遠鏡を組み合わせ、約129億年前の宇宙に存在する活動的ブラックホール（クェーサー）を2例発見した。これらの親銀河はすでに大質量銀河に成長した後、急速に星形成を停止しつつある「死にゆく銀河」であり、その要因として中心ブラックホールの強い放射が銀河進化を制御した可能性が示唆された。今回の成果は、銀河とブラックホールの共進化が初期宇宙から始まっていたことを示す重要な証拠である。研究成果はNature Astronomy誌に掲載。

図1. 星形成活動が停止期に向かう成熟した銀河（左）と、その中心で輝くクェーサー（右）。両図とも想像図 (Credit：Kavli IPMU)

＜関連情報＞

z＞6における巨大銀河とブラックホール形成のためのポストスターバースト経路 A post-starburst pathway for the formation of massive galaxies and black holes at z > 6

Masafusa Onoue,Xuheng Ding,John D. Silverman,Yoshiki Matsuoka,Takuma Izumi,Michael A. Strauss,Charlotte Ward,Camryn L. Phillips,Kei Ito,Irham T. Andika,Kentaro Aoki,Junya Arita,Shunsuke Baba,Rebekka Bieri,Sarah E. I. Bosman,Anna-Christina Eilers,Seiji Fujimoto,Melanie Habouzit,Zoltan Haiman,Masatoshi Imanishi,Kohei Inayoshi,Kazushi Iwasawa,Knud Jahnke,Nobunari Kashikawa,… Haowen Zhang
Nature Astronomy Published:11 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-025-02628-1

Abstract

Understanding the rapid formation of supermassive black holes in the early Universe requires insights into stellar mass growth in host galaxies. Here we present NIRSpec rest-frame optical spectra and NIRCam imaging from JWST of two galaxies at z > 6, both hosting moderate-luminosity quasars. These galaxies exhibit Balmer absorption lines, like low-redshift post-starburst galaxies. Our analyses of the medium-resolution spectra and multiband photometry show that the bulk of the stellar mass (log(M_*/M_☉) ≥ 10.6) formed in starburst episodes at redshift 9 and 7. One of the galaxies shows a clear Balmer break and lacks spatially resolved Hα emission. It falls well below the star-formation main sequence at z = 6, indicating quiescence. The other is transitioning to quiescence; together, these massive galaxies are among the most distant post-starburst systems known. The blueshifted wings of the quasar [O iii] emission lines indicate quasar-driven outflow, which possibly influences star formation. Direct stellar velocity dispersion measurements reveal that one galaxy follows the local black hole mass versus σ_* relation whereas the other is overmassive. The existence of massive post-starburst galaxies hosting billion-solar-mass black holes in short-lived quasar phases indicates that supermassive black holes and host galaxies played a principal role in each other’s rapid early formation.