天文学：初期宇宙における小さく活動的なブラックホール
Nature 627, 8002 doi: 10.1038/s41586-024-07052-5
初期宇宙のブラックホールの種の形成を記述し、ビッグバン後の最初の数十億年間に観測される非常に大質量のブラックホールの出現を説明する、いくつかの理論が提案されている。複数のモデルで、さまざまな種形成シナリオと降着シナリオが考えられているが、それらには、ビッグバン後の最初の数億年間におけるブラックホールの検出と特性評価が必要である。本論文で我々は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）に搭載された近赤外線分光器（NIRSpec）による、z = 10.6に位置する例外的に明るい銀河GN-z11のスペクトルの広範な解析について報告する。これにより、活動銀河核の広輝線領域に典型的な、109 cm−3より高いガス密度をトレースする半禁制星雲線と共に、[NeIV]λ2423およびCII*λ1335の遷移（活動銀河核で典型的）を検出したことが明らかになった。これらのスペクトル特性は、GN-z11には、降着を受けているブラックホールが存在することを示している。このスペクトルはまた、青方偏移した深い吸収の谷CIVλ1549も示しており、これは800～1000 km s−1の速度の、おそらく活動銀河核によって駆動されるアウトフローをトレースしている。我々は、局所的なビリアル関係を仮定して、log(MBH/M☉) = 6.2 ± 0.3という、エディントン降着率の約5倍で降着を受けているブラックホールの質量を導出した。こうした特性は、重い種のシナリオと、一時的な超エディントン段階を経る中程度の種や軽い種を考慮するシナリオの両方に矛盾しない。今回の知見は、GN-z11の高光度を説明するとともに、その例外的に高い窒素存在量の説明にもなる可能性がある。
