ハワイ大学天文学研究所のRohan P. Naidu氏を筆頭とする研究チームは、初期宇宙の謎めいた天体「リトル・レッド・ドット（Little Red Dot: LRD）」の正体に迫る新たな研究成果を発表しました。


今回の研究では、リトル・レッド・ドットの正体が「ブラックホール星（Black Hole Star）」だとする仮説を支持する結果が得られています。研究チームの論文は学術誌「Nature」に掲載されています。


正体不明の「小さな赤い点」

リトル・レッド・ドットとは、2022年にジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が観測を開始してまもなく数多く見つかるようになった天体です。約138億年前のビッグバンから数億年後という宇宙初期に集中して出現し、宇宙誕生から15億年ほど経つと急激に姿を消してしまいます。


【▲ ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が観測したリトル・レッド・ドットの例（Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, D. Kocevski (Colby College)）】

非常に遠方の天体であるため、もともとは紫外線や可視光線としてリトル・レッド・ドットから放たれた光は、宇宙の膨張にともなって波長が引き伸ばされ、赤外線として届きます。ウェッブ宇宙望遠鏡の観測装置「NIRCam（近赤外線カメラ）」が捉える赤外線の波長域の中でも比較的波長が長い（可視光線を捉える私たちの目になぞらえて表現すれば“赤い”）こと、そしてコンパクトな天体であることから、「小さな赤い点」を意味するこの名前が付けられました。


リトル・レッド・ドットのスペクトル（電磁波の波長ごとの強さの分布）には、紫外線から可視光線にあたる波長域でV字型の分布になる特徴があります。正体はまだはっきりしておらず、高密度のガスに分厚く覆われて急成長する超大質量ブラックホール、いわゆるブラックホール星だとする仮説や、形成途上の球状星団だとする仮説などが示されています。


ウェッブ宇宙望遠鏡が発見した謎の天体「リトル・レッド・ドット」は形成途中の球状星団？（2026年7月27日）初期宇宙の「小さな赤い点」の正体は？　分厚いガスに包まれた巨大なブラックホールか（2026年6月16日）

観測史上最大級のバルマーブレイク

研究チームが着目したのは、くじら座の方向にある約131億年前（赤方偏移z=7.7569）のリトル・レッド・ドットである「MoM-BH*-1」です。


ウェッブ宇宙望遠鏡の観測装置「NIRSpec（近赤外線分光器）」による分光観測（スペクトルを得る観測手法）を行ったところ、特定の波長よりも短い可視光線が水素原子に吸収されることで急激に弱まる「バルマーブレイク（バルマー不連続）」が、観測史上最大級の強さで検出されたと報告されています。


研究チームによると、通常の恒星の集団におけるバルマーブレイクの強さは約3倍が上限で、最も極端なケースを想定しても5倍を超えないものの、MoM-BH*-1のバルマーブレイクは7.7倍にも達しており、恒星の集団だけでは説明がつかないといいます。


【▲ ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が観測したリトル・レッド・ドットのひとつ「MoM-BH*-1」（Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, DAWN JWST Archive, PRIMER Survey (PI: James Dunlop); Visualization: Rohan Naidu (University of Hawai’i)）】

正体は“ブラックホール星”なのか？

研究チームが超高密度かつ乱流状態のガスに包まれた活動銀河核を仮定したモデルを構築したところ、観測されたスペクトルは塵をほとんど含めなくても再現できることが確かめられました。このことから、MoM-BH*-1の“赤さ”は塵ではなく濃いガスの影響によるものだと研究チームは考えています。中心にある天体は成長中の超大質量ブラックホールであり、太陽の100万〜1000万倍程度の質量を持つと推定されています。


また、MoM-BH*-1の近くには太陽約30億個分の質量を持つ銀河があって、観測されている状態から約1億年後に合体するとみられています。この2つの天体のスペクトルを重ね合わせたところ、リトル・レッド・ドットに典型的なV字型のスペクトルが再現されることも研究チームは確認しました。


Naidu氏は今回の成果について「私たちはこの天体を、進化の初期段階にある小型の超大質量ブラックホールとしてモデル化しました。極めて高密度で乱流を伴うガスがそれを取り囲み、塵を含まない外殻を形成しています」と述べています。


【▲ 恒星（左）、降着円盤に囲まれたブラックホール（中央）、ブラックホール星（高密度のガスに包まれたブラックホール、右）を比較したイラスト（Credit: Rohan Naidu (University of Hawai’i)）】

これまでに数百個見つかっているリトル・レッド・ドットの多くが、こうしたブラックホール星である可能性を研究チームは指摘しています。太陽の10億倍程度の質量を持つ超大質量ブラックホールがビッグバンから10億年以内という短い期間に誕生した経緯を解き明かす上で、リトル・レッド・ドットは大きな手がかりになるかもしれません。


 


文／ソラノサキ　編集／sorae編集部


関連記事初期宇宙の謎めいた天体「リトル・レッド・ドット」の手がかりは「サボテン銀河」にあり？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初期宇宙を覗き見る“宇宙の虫眼鏡”　ハッブル宇宙望遠鏡が観測した銀河団「Abell 383」参考文献・出典MIT News - Astronomers discover a brand-new type of astrophysical object: A black hole starISTA - Black Hole Star: Mirage or Miracle?Naidu et al. - A gas-enshrouded and gas-reddened black hole at cosmic dawn (Nature)