隠れたニュートリノ源としての宇宙最遠方の赤い極小銀河―初期宇宙の新天体に着目―

2026-05-26 京都大学

Kyoto Universityなどの国際共同研究グループは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)で近年発見された高赤方偏移天体「リトル・レッド・ドット(LRD)」が、高エネルギーニュートリノの新たな起源候補になりうることを理論的に示した。LRDは初期宇宙に存在する小型で赤い銀河で、中心に成長途中の巨大ブラックホールを持つ可能性がある。本研究では、ブラックホールが厚いガス外層に包まれた環境を想定し、中心から噴出するジェットやアウトフロー内部で高エネルギー粒子が加速され、周囲の光との相互作用によりニュートリノが生成される過程を解析した。X線やガンマ線はガスに吸収され外部から見えにくい一方、ニュートリノは物質とほとんど反応しないため宇宙空間へ脱出できる。このためLRDは「隠れたニュートリノ源」となり、宇宙を満たす高エネルギーニュートリノの一部を説明できる可能性が示された。本成果は、初期宇宙に存在する新しい天体種族が高エネルギー宇宙線研究に重要な役割を持つことを示唆するものである。

隠れたニュートリノ源としての宇宙最遠方の赤い極小銀河―初期宇宙の新天体に着目―
リトル・レッド・ドットの中心には、厚いガス外層に包まれたブラックホールが存在する可能性がある。この環境では、中心付近で生じた光はガス中で吸収・散乱されて埋もれる一方、ニュートリノは物質とほとんど反応せず外へ抜け出せる。リトル・レッド・ドットが数多く存在すれば、宇宙から届く高エネルギーニュートリノの一部を担っている可能性がある。作図:久世陸(基礎物理学研究所)

<関連情報>

小さな赤い点は隠れたニュートリノ源 Little red dots as hidden neutrino sources

Riku Kuze, Kunihito Ioka, Kohta Murase, Shigeo S. Kimura, and Kohei Inayoshi
Physical Review D  Published: 28 April, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/vbfz-ncxd

Abstract

Little red dots (LRDs) are enigmatic, compact, red galaxies at high redshift, ∼4–7, discovered by the James Webb Space Telescope. Broad emission lines in the absence of x-ray and radio counterparts suggest that they host accreting supermassive black holes embedded in dense gaseous envelopes. This black-hole-envelope configuration facilitates efficient photohadronic interactions and neutrino production. Remarkably, their observed source number density and luminosity are compatible with the energetics of the diffuse neutrino background. We consider that relativistic jets and outflows are launched from the black hole and propagate through low-density polar funnels within envelopes, where particle acceleration and neutrino emission occur. This leads to LRDs being effectively hidden sources. Our analytic and numerical calculations show that, in an optimistic scenario, LRDs can contribute ∼30% of the observed diffuse background at TeV–sub-PeV energies, predominantly through photomeson production. At high neutrino energies, ≳105.5  GeV, inverse-Compton cooling of muons modifies the resulting flavor ratio, providing a distinctive diagnostic for IceCube-Gen2 and other upcoming neutrino telescopes.

1701物理及び化学
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