ビッグバン直後の超音速ガス流が生んだモンスターブラックホールの種

【概要】

東京大学と京都大学を中心とする研究グループ(テキサス大学天文学専攻の平野信吾 日本学術振興会海外特別研究員、京都大学理学研究科の細川隆史准教授、東京大学大学院理学系研究科/国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構(Kavli IPMU)主任研究員の吉田直紀教授ら)は、「アテルイ」をはじめとするスーパーコンピューターを用いたシミュレーションを行い、ビッグバン後の超音速ガス流から太陽の 34,000 倍もの重さをもつ巨大ブラックホールが誕生することを明らかにしました。この巨大ブラックホールが成長することで、これまでの観測で見つかった最遠方の宇宙に存在する超大質量ブラックホール(モンスターブラックホール)の起源と成長を説明することができます。本研究成果はアメリカ科学誌 「Science」 のオンライン版で9月29日に掲載されました。(2017年9月29日 プレスリリース)



図1:シミュレーションより得られたブラックホール形成時のダークマター分布(背景)とガス分布(内側下3パネル)
ダークマターが集積した巨大な「ダークハロー」が形成されるが、宇宙初期のガス流速度 (図では右方向) が大きな領域では高速のガスを捉えきれず、抜け出てしまう。最終的にブラックホールを生み出すガス雲も乱れた形状を保ちながら収縮する。(クレジット:平野信吾)

この研究成果は 2017年 9月 29日に東京大学よりプレスリリースされました。リリースの詳細についてはこちらを御覧ください。
東京大学プレスリリース「ビッグバン直後の超音速ガス流が生んだモンスターブラックホールの種」

【論文について】

題目:Supersonic gas streams enhance the formation of massive black holes inthe early universe
著者:平野信吾(テキサス大学、日本学術振興会海外特別研究員)、細川隆史(京都大学)、吉田直紀(東京大学,Kavli IPMU),Rolf Kuiper(テュービンゲン大学)
掲載誌:Science, Vol.357, Issue 6358, pp. 1375-1378
DOI:10.1126/science.aai9119

この研究は、日本学術振興会科学研究費補助金(No. 14J02779, 25800102, 15H00776, 16H05996)、科学技術振興機構 CREST JPMHCR1414、文部科学省ポスト「京」重点課題9「宇宙の基本法則と進化の解明」、および ドイツ研究振興協会 (DFG) No. KU 2849/3-1のもとで実施されたものです。


【本研究で使用されたスーパーコンピュータについて】

スーパーコンピュータ「アテルイ」(Cray XC30)は、国立天文台天文シミュレーションプロジェクトが運用する、シミュレーション天文学専用のスーパーコンピュータです。理論演算性能1.058Pflops(ペタフロップス)を誇り、シミュレーション天文学専用機としては世界最速を誇ります。2013年4月に国立天文台水沢キャンパス(岩手県奥州市)に設置されて以来、毎年約140名ほどの国内外の天文学者がアテルイを利用し研究しています。(右画像 クレジット:国立天文台)

関連記事:「天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイ」,さらに2倍の計算速度へ」(2014年11月プレスリリース)


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著者による解説ページ

テキサス大学天文学専攻(英語のみ)
東京大学大学院 理学系研究科
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)
京都大学 理学研究科・理学部
ポスト「京」重点課題9 宇宙の基本法則と進化の解明