ブラックホールの「爆風」、30万光年先まで到達 ―想定の100倍超のエネルギーを発見―

2026-07-29 東北大学

東北大学を中心とする研究グループは、日本主導のX線天文衛星XRISM(クリズム)を用いて、超巨大ブラックホールから噴き出す高温ガスの「爆風」が銀河の外側約30万光年先まで到達し、周囲の高温ガスを激しく乱していることを世界で初めて観測した。研究成果はNature Astronomyに掲載された。従来、ブラックホールのフィードバック効果は主に銀河内部に限定されると考えられていたが、観測では銀河半径(約3万光年)をはるかに超える領域にまでエネルギーが伝達され、その規模は従来推定の100倍以上に達することが判明した。研究チームは銀河団中心部の急成長中の超巨大ブラックホール周辺に存在する高温ガスの速度を高精度で測定し、ブラックホール駆動の乱流が広大な宇宙空間に及ぶことを実証した。この発見は、ブラックホールが物質を吸い込むだけでなく、強力なフィードバックによって銀河や銀河団の進化、ガス循環、元素やエネルギーの分布を支配する重要な役割を担うことを示すものであり、銀河と超巨大ブラックホールの共進化モデルの見直しにつながる成果である。

ブラックホールの「爆風」、30万光年先まで到達 ―想定の100倍超のエネルギーを発見―
図1. 宇宙における銀河団(銀河の集団)から単一の銀河、その中心に存在する超巨大ブラックホールへと至る階層構造の模式図。ブラックホールは銀河の半径に比べて約1億倍以上も小さいが、銀河の中心で重要な役割を担っている。(クレジット:東北大学)

<関連情報>

銀河団中心部におけるクエーサーモードフィードバックによって引き起こされる激しい乱流 Vigorous turbulence driven by quasar-mode feedback in a cluster core

Satoshi Yamada,Shutaro Ueda,Hirofumi Noda,Yutaka Fujita,Misaki Mizumoto,Kentaro Nagamine,Claudio Ricci,Shoji Ogawa,Taiki Kawamuro,Shinya Yamada,Yuichi Terashima & Yoshihiro Ueda
Nature Astronomy  Published:28 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-026-02939-x

Abstract

Quasars are among the most luminous objects. They are powered by accretion onto supermassive black holes. They are thought to impact cosmological evolution primarily through energetic winds, known as quasar-mode feedback, yet the efficiency and spatial extent of this process remain poorly constrained. Here we present X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) observations of H1821+643—the nearest galaxy cluster with a central quasar (redshift z = 0.297)—which was a rare opportunity to directly probe quasar-mode feedback in the intracluster medium. High-resolution spectroscopy reveals exceptionally broadened Fe XXV emission lines from the intracluster medium, with a velocity dispersion of approximately 300 km s−1, far exceeding values observed in nearby cluster cores. These lines originate predominantly at radii of 20–100 kpc from the centre. Assuming that turbulence from a quasar-driven shock led to the broadening of the lines, the energy injected by the quasar beyond galactic scales (≳20 kpc) is estimated to be ≳1–10% of its radiative energy. Notably, this feedback efficiency exceeds previous multiwavelength estimates by orders of magnitude (≲0.01%) and reaches the levels required by the latest cosmological hydrodynamical simulations. This finding of vigorous turbulence indicates that quasar-mode feedback plays a central role in regulating galaxy and cluster evolution at high redshift.

1701物理及び化学
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