初期宇宙で最速級に成長する超巨大ブラックホールを発見

2026-01-22 国立天文台

すばる望遠鏡による観測で、約120億年前の初期宇宙において、これまでで最速級に成長する超巨大ブラックホールが発見された。早稲田大学や東北大学の研究チームは、クエーサー周囲のガス運動からブラックホール質量を高精度で測定し、X線の明るさと併せて極めて高い成長率を示すことを明らかにした。この天体は急成長中にもかかわらず、X線と電波の双方で非常に明るく、従来理論では想定されていなかった特異な性質を示している。成長率の変動や強力なジェットの存在が示唆され、母銀河の星形成を抑制する可能性もある。初期宇宙における超巨大ブラックホールと銀河の共進化を理解する上で重要な成果である。

初期宇宙で最速級に成長する超巨大ブラックホールを発見
超巨大ブラックホールの想像図。中心のブラックホールにガスが降着し、降着円盤やジェットを形成している。(クレジット: NASA/JPL-Caltech)

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Sakiko Obuchi, Kohei Ichikawa, Satoshi Yamada, Nozomu Kawakatu, Teng Liu, Naoki Matsumoto, Andrea Merloni, Kosuke Takahashi, Ingyin Zaw, Xiaoyang Chen,…
The Astrophysical Journal  Published: 2026 January 21
DOI:10.3847/1538-4357/ae1d6d

Abstract

We report the multiwavelength properties of eROSITA Final Equatorial Depth Survey (eFEDS) J084222.9+001000 (hereafter ID830), a quasar at z = 3.4351, identified as the most X-ray luminous radio-loud quasar in the eFEDS field. ID830 shows a rest-frame 0.5–2 keV luminosity of log(L0.5-2KeV /ergs-1)=46.20 ±0.12, with a steep X-ray photon index (Γ = 2.43 ± 0.21), and a significant radio counterpart detected with the Very Large Array FIRST 1.4 GHz and Very Large Array Sky Survey 3 GHz bands. The rest-frame UV to optical spectra from Sloan Digital Sky Survey and Subaru/MOIRCS J band show a dust-reddened quasar feature with AV = 0.39 ± 0.08 mag, and the expected bolometric active galactic nuclei luminosity from the dust-extinction-corrected UV luminosity reaches Lbol,3000Å = (7.62 ± 0.31) × 1046 erg s−1. We estimate a black hole mass of MBH = (4.40 ± 0.72) × 108 M based on the Mg IIλ2800 emission-line width, and Eddington ratios from the dust-extinction-corrected UV continuum luminosity and X-ray luminosity that reach λEdd,UV = 1.44 ± 0.24 and λEdd,X = 12.8 ± 3.9, respectively, both indicating super-Eddington accretion. ID830 shows a high ratio of UV to X-ray luminosities, αOX = −1.20 ± 0.07 (or αOX = −1.42 ± 0.07 after correcting for jet-linked X-ray excess), higher than quasars and little red dots in the super-Eddington phase with similar UV luminosities, with αOX < −1.8. Such a high αOX suggests the coexistence of a prominent radio jet and X-ray corona in this high-Eddington-accretion phase. We propose that ID830 may be in a transitional phase after an accretion burst, evolving from a super-Eddington to a sub-Eddington state, which could naturally describe the high αOX.

1701物理及び化学
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