ブラックホールと銀河はどちらが先か？ ウェッブ宇宙望遠鏡による初期宇宙の謎に迫る成果

『パラダイムシフト』って、ニュースでよく見かけるけど、要するに『これまでの常識がひっくり返った』みたいなことなんですか？

そうですね。ただ、「常識がひっくり返った」だけでは、実は不正確なんですよね。 パラダイムシフトは、新しい発見が既存の理論を直す、というより、その理論が立っていた「ものの見方そのもの」が変わる、ということなんです。 この記事で言えば、従来は「銀河ができてから、その中でブラックホールが成長する」という順序が当たり前だった。でも今回のウェッブ望遠鏡の観測から「ブラックホールのほうが先かもしれない」という可能性が見えてきた。すると、銀河とブラックホールの関係そのものを説き直さないといけなくなる。 ニュースで「パラダイムシフト」と言われるのは、往々にして「複数の説が対立していたところに有力な新証拠が出た」くらいの意味で使われたりするんですが、本来はもっと根本的で、研究の枠組みじたいが組み直される時間のことを指すのかもしれません。

初期宇宙でのブラックホール形成の謎が解けることで、将来的に天の川銀河の成り立ちの理解も変わったりするの？

天の川銀河の成り立ちそのものが大きく変わるわけではなく、むしろ「なぜこんな構造になったのか」という説明が変わるのだと思います。 いまの私たちの銀河は、約137億年の宇宙史の中で形成されたもの。中心には太陽の400万倍のブラックホールがいて、腕状の構造を持った渦巻銀河です。そこは観測事実として動きません。 ただ、初期宇宙でブラックホールが銀河より先に生まれていたなら、その後の銀河成長の道筋が違ってくるという話なんですよね。従来は「星が死んで、ブラックホールが少しずつ肥える」という下積みの時間が前提でした。それが「最初から超巨大で、むしろそれが銀河成長の「核」になった」というシナリオなら、銀河がどう組織されていくのかの描像が変わる。 天の川銀河の現在の姿を説明する際に、「なぜ中心にこんなに巨大なブラックホールが？」という問いの答え方が、新しい視点で語り直される可能性があります。過去の謎が解ければ、現在の構造もより深く理解できるようになるのかもしれません。

ウェッブ望遠鏡が打ち上げられる前は、初期宇宙のブラックホールについてはどの程度わかっていたんですか？

ウェッブ以前は、初期宇宙のブラックホールについては「存在すること」は知られていても、「詳しく観測することはできていなかった」という状態だったんです。 赤外線が大気に吸収されてしまうため、地上の望遠鏡では遠く暗い天体を捉えられない。ハッブル宇宙望遠鏡でさえ、初期宇宙の超大質量ブラックホールの性質を直接測るには力不足だったわけです。だから研究者たちは、現在の宇宙で観測したブラックホールと銀河の関係を基準にして、初期宇宙を逆算で推測していた。「現在こうだから、昔はこうだったはずだ」という間接的な想像に頼っていたということです。 記事でも「近傍宇宙のデータにもとづいた間接的な仮定に依存」と書かれているように、初期宇宙のブラックホールの質量ですら「本当にそれほどあるのか不確実」だったほど。つまり、観測の質と量が根本的に足りていなかったのが実情だったと言えそうです。

『先に来たはずのものが後から来ていた』という発見って、つまり『順序は自動的には決まらない』って話なんですか？

そこは微妙に違う気がします。この発見は「順序が自動的には決まらない」というより、「『ブラックホール→銀河』という成長順序が、実は『銀河→ブラックホール』じゃなく『ブラックホール→銀河』だった」という、順序そのものが逆だったことを示してるんです。 つまり、昔の常識では「星が死ぬ→ブラックホールになる→成長する」という道筋が絶対で、銀河はその後についてくると思われていた。でも観測データが「いや、銀河がまず存在せず、ブラックホールが先にいっぱい質量を持ってる」と言ってる。 重要なのは、これが単なる「複数パターンあり得る」という話じゃなく、「従来の因果関係の理屈が成り立たない観測例が見つかった」ということなんですよね。銀河という母体がなければ、星の崩壊で成長するはずのブラックホールがなぜこんなに巨大なのか。その謎が残る。だから研究チームは「別のメカニズムで、ブラックホールが最初から大きく生まれてたんじゃないか」と考えるしかなくなった。順序が決まらないというより、理屈そのものが刷新される局面と言えそうです。

ブラックホールが銀河よりも先にできたとしたら、そのブラックホールが銀河を作るのを『助ける』働きをしてるってことですか？

逆なんですよね。ブラックホールが銀河を作るのを「邪魔してる」可能性が強い。 ブラックホール周辺は、極度の高温・高圧状態になります。そこから放出される強力な放射線やジェット流が、ガスを吹き飛ばしてしまう。つまり、銀河の材料となるはずのガスが、ブラックホール自身が放つエネルギーで周囲から逃げていってしまうわけです。 むしろ研究者たちが驚いてるのは、こんなに邪魔な環境なのに、銀河がそれでも形成されてるという事実。QSO1みたいな初期宇宙の天体を見ると、ブラックホールがすでに巨大化してるのに、周りにはまだ小さな銀河しかない。つまり「ブラックホール→銀河」という単純な因果関係じゃなく、もっと複雑な同時進行的なプロセスが起きてるのかもしれません。むしろブラックホールの重力と放射が、銀河の成長を調整する「制御弁」として機能してるという見方もできそうです。