クェーサー

宇宙用語辞典

クェーサー

電波とX線を含み、多量の放射能を放出する、遠くにあるエネルギー源。

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クェーサー

「クェーサー」の語源は準恒星状天体の意味

1960年、天文学者のマシューズとサンテージは、3C48という電波源が星のように点状であるのに、極めて大きく赤方偏移したスペクトルを示すことに気づき、このような天体を準恒星状天体という意味の名の頭文字を取ってQSO、略してクェーサーと名づけました。クェーサーは、きわめて遠方にあって膨大なエネルギーを放出する、活動の激しい銀河と考えられています。これまでに4,000個あまりのクェーサーが見つかっていますが、現在、赤方偏移のもっとも大きなクェーサーは、りょうけん座のPC1247＋3406で、実に光速の94.4%もの速度で遠ざかっています。

クェーサーのエネルギー源は通常の銀河の100倍

クェーサーの多くは数か月から数年で光や電波のスペクトルが変化し、太陽系よりやや大きいくらいに過ぎません。けれども、クェーサーから放たれるエネルギーは通常の銀河の100倍もあり、巨大なブラックホールがエネルギー源だと考えられています。

クェーサーの正体は活動の激しい銀河

クェーサーのその他の特徴としては、普通の銀河の数の1/100万個程度しか存在しないこと、また、X線や赤外線の放出があることなどがあります。クェーサーの正体は、銀河の進化の途中に、中心部分がなんらかの理由で活発になったものと考えられています。最近では、CCD(固体撮像素子)を使った観測で、65億光年の距離にほぼ一列に連なる13個のクェーサーが発見されています。

銀河形成プロセスの解明に大きく貢献

また、京都大学のクェーサー観測グループが、1994年から1995年にかけて野辺山宇宙電波観測所でおとめ座のクェーサーBR1202−0725の観測を行い、多量の一酸化炭素分子の存在を発見、96年7月に発表しています。これは、これまでに分子が検出された天体としてはもっとも遠いだけでなく、一酸化炭素の量は太陽質量の1,000億倍と膨大なもの。宇宙初期に形成されたクェーサーに一酸化炭素が多く存在することは、星の誕生、そして死がすでに繰り返されていることを示しており、銀河形成プロセスの解明に貢献するものと考えられています。

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クエーサー

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/05/13 03:06 UTC 版)

クエーサーのイメージ

クエーサー（英: Quasar）は、非常に離れた距離に存在し極めて明るく輝いているために、光学望遠鏡では内部構造が見えず、恒星のような点光源に見える天体のこと。クエーサーという語は準恒星状(quasi-stellar)の短縮形である。

強い電波源であるQSS（準恒星状電波源) (英: quasi-stellar radio source)と、比較的静かなQSO（準恒星状天体） (英: quasi-stellar object)がある。最初に発見されたのはQSSだが、QSOの方が多く発見されている。

日本語では準星、恒星状天体という呼び名もある。

概要

現在では非常に遠方にある活動銀河核の一種とされる。構造上は、クエーサーと比べて比較的近傍に存在するセイファート銀河などと同じく、活動銀河核を持つ銀河の一種であると考えられている。

クエーサーのスペクトルは大きな赤方偏移を持つ。この大きな赤方偏移は、ドップラー効果により光源が地球から極めて高速で遠ざかっていることを意味するので、ハッブルの法則からクエーサーは極めて遠い場所に存在することがわかる。このような非常に遠方にあってもクエーサーは明るく見え、実際の明るさを考えると典型的な銀河の100倍程度のエネルギーを放出していると考えることができる。現在最も遠いクエーサーは、2021年1月18日に発見された J0313-1806 で、赤方偏移は z = 7.642 に達している。

クエーサーの中には明るさが急激に変化しているものがある。これはクエーサーの本体が非常に小さいことを示唆している。

一番明るく見えるクエーサーでも、13等級の明るさしかない。

全てのクエーサーが強い電波を放射しているわけではないことが分かっている。発見されている大部分のクエーサーは、電波の弱いクエーサー(英: radio-quiet quasar )であり、電波の強いクエーサー(英: radio-loud quasar )は少数（実際には全体の約10%）である。 クエーサーは宇宙誕生後10億年も経たないうちにでき始め、宇宙が20億～30億歳の頃に最も多く形成された天体である。

OVV（光学的激変天体）（英: optically violent variable)と定義されたものは、ブレーザーに分類される。

特徴

今まで観測されている数百個のクエーサーは全て大きな赤方偏移を持っており、その値は 0.16 から 7.5 付近にまでにわたっている。距離に直すと 600Mpc から 4000Mpc という遠距離に存在していることになり、多くのクエーサーは 1000Mpc 以上の距離にある。観測されるクエーサーは非常に暗いが、これだけ大きな赤方偏移を生じるほど遠方にあることから、実際にはクエーサーは宇宙に存在する天体の中で最も明るいと考えられている。一般的にクエーサーの明るさは 10³⁸ W（最も明るい電波銀河の光度）から 10⁴² W に達し、平均的には 10⁴⁰ W の規模である。これは銀河系の明るさの1000倍、太陽の10兆倍である。また、光速度は有限であるから、これほどの遠距離にあるクエーサーを含む電磁波を観察することは、そのまま遠い過去の宇宙からの電磁波を観察していることになる。

非常に遠方にあっても観測できるほどの明るさをもつクエーサーは、その膨大なエネルギー源の推論から現在では活動銀河の一種と認識される場合が多い。すなわち、クエーサーの放射は相対論的ジェットやローブと呼ばれる構造を持つものもある。クエーサーは電波・赤外線・可視光・紫外線・X線・γ線のあらゆる電磁波で観測される。

クエーサーはまた、時間とともに明るさが変化（変光）することが分かっている。周期は数日、数時間、中には数週間、数ヶ月、数年というスケールで変化するものもある。短い周期で変化することもあることから、クエーサーは非常に小さな領域からエネルギーを放出していると考えられる。大きな天体であれば、明るさの変化を起こす原因は光速を超えずに天体全体に伝わり、それには時間がかかることになるが、天体全体が短い周期で変光するということは、変光の原因がなんであれ変化が天体全体にわたるまでに時間を要していない、すなわち天体は小さいと解釈される。

放射の発生機構

クエーサーは活動銀河とほぼ同様の特徴を示すので、多くの研究者がクエーサーの放射を小さな活動銀河と比較してきた。クエーサーの正体として最も有力な説は、クエーサーは大質量ブラックホールをエネルギー源に持っている、というものである。クエーサーの強力な光度は、大質量ブラックホールを取り巻く降着円盤のガスや塵がブラックホールに落ち込む時の摩擦によって生み出されていると考えられている。この物理過程では落ち込む質量の約50%をエネルギーに変換することが可能で、核融合によるエネルギー変換が質量の数%にとどまるのに比べて非常に変換効率が良い。10⁴⁰ W というクエーサーの平均的な光度を生み出すには、大質量ブラックホールは1年あたり恒星を10個飲み込む計算になる。現在知られている最も明るいクエーサーの場合には、毎年1000太陽質量程度の物質を消費しているだろうと考えられている。

またクエーサーは、その周辺の環境によって「スイッチ」が入ったり切れたりすると考えられている。例えば、上に挙げたような割合で100億年も「餌」となる物質が供給され続けることはないと思われる。このメカニズムは、なぜクエーサーが初期の宇宙にのみ見られるのかという問題にもうまく説明を与える。つまり、降着円盤によるエネルギー生成は、大質量ブラックホールの周囲の物質が全て消費し尽くされると停止するのである。このことから、我々の銀河系を含むほとんどの銀河は過去にクエーサーの段階を経験し、現在は中心のブラックホールに質量が供給されていないためにエネルギー放射活動をしない平穏な状態にある、とも考えられる。活動銀河や大質量ブラックホールによるエネルギー放射活動は現在でも見られるが、クエーサーが活動していた時期に比べて非常に少なくなっている、と解釈されている。

観測の歴史

現在観測されているクエーサーのいくつかは、1950年代の終わりに電波源として記録されている。1960年頃までにこのような天体が数百個見つかり、ケンブリッジカタログ第3版（3C カタログ）に収録されたが、電波源は謎のままだった。

1960年、カタログ中の3C 48という電波源と位置関係が対応する天体の光学観測に成功した。この暗く青い星のように見える天体のスペクトルには、正体不明の幅の広い輝線が多く含まれていたが、当時はこの奇妙なスペクトルが何かを説明できなかった。

1963年、カタログ中の3C 273という電波源にも位置関係が対応する天体が光学観測された。このときにもスペクトルに同様の奇妙な輝線を含んでいたが、オランダのマーテン・シュミットは、これが水素のスペクトル線が 16% も赤方偏移したものであることを発見した。この大きな赤方偏移は、3C 273 が秒速 44000km という速さで我々から遠ざかっていると解釈された。これを先の 3C 48 に当てはめれば、赤方偏移は実に 37%、光速の 1/3 もの速度で遠ざかっていることを示していた。アメリカのホン・イェー・チューは、このような天体を準恒星状電波源 (quasi-stellar radio source)と命名し、新しく Quasarとして分類される天体の研究が始まることになった。

この発見の直後から、クエーサーの持つ大きな赤方偏移の原因は天文学者の間で大きな議論の的となった。ハッブルの法則に従う非常に遠方の天体であることが示唆されたが、当時、特に定常宇宙論を支持する学者からは、もしそれほど遠方にあるのなら、クエーサーが放出するエネルギーは膨大な量になり、核融合など、（当時に）知られているどんなエネルギー変換の過程をもってしても説明できない、と反論した。膨大なエネルギー源を未知の安定した反物質に求める説などもあった。また1960年代に研究が活発となったブラックホールの理論から議論されたホワイトホールではないかとする説もあった。

同時に、そもそもクエーサーは近傍の天体なのか、あるいはその赤方偏移が示唆するように遠方にある天体なのか、ということも議論された。クエーサーの赤方偏移はハッブルの法則によるものではなく、重力ポテンシャルの深い「井戸」の中から光が放出されている（重力赤方偏移）ためではないか、という説もあった。

しかし1970年代に入ると、降着円盤とそれによる宇宙ジェットの発生メカニズムが提案され、いくつかのクエーサーの膨大なエネルギーの源はこうした活動銀河核によるものとの理解が進んだ。この結果はクエーサーの位置関係を説明するとともに、宇宙が拡大していることを支持し、ホイルの定常宇宙論をほぼ否定することになる。ごく少数であるが、クエーサーが近距離にあるという証拠を挙げている研究者がいる。ホルトン・アープは、近距離にある通常の銀河と相互作用を起こしているように見えるクエーサーを数多く撮影し、そのような銀河のカタログを作成した業績があり、また定常宇宙論を支持する立場の代表的な研究者だが、彼のこうした主張は1960年代のものであり、現在の主流とはいえない。

今日ではクエーサーが宇宙論的距離にあるという描像はほぼ全ての研究者に受け入れられている。

1980年代に入ると、クエーサーは単に活動銀河の一種であるという統一モデル（英: Unified scheme / -model ）が提唱された。これによりクエーサーがブレーザーや電波銀河などの他の活動銀河と異なって見えるのは、単純に地球から見た角度の違いであるという見方が広く認知されることとなった。また、銀河系の内部もしくはごく近傍にあり、中心にブラックホールや中性子星があるためにクエーサーと同様の降着円盤やジェットなどを伴いよく似た性質をもつ天体をマイクロクエーサー（例：わし座SS 433、GRO1915+105、たて座LS5039 など）と呼ぶことがあるが、こちらは主にX線連星を伴った構造をもつ天体を指す用語であり、クエーサーとは別物である。近傍にあるためにクエーサーのような赤方偏移は見られない。

現在ではさらに観測技術が向上し、コロラド大学やカリフォルニア工科大学らにより、クエーサーAPM 08279+5255に地球上の海水の100兆倍の水が存在することが発見されるなど、研究の進展がめざましい。

クエーサーと初期宇宙

クエーサーは、ビッグバン後に宇宙の再電離が始まった時期についても手がかりを与えている。宇宙の再電離とは、冷えて安定な中性元素となった水素が、星からの高エネルギーを受けて再び電離水素となったことを指し、これが宇宙に最初に星が現れた時期と考えられている。中性水素にライマンα線より短い波長の光があたると、その光をすべて吸収して連続した吸収領域をもったスペクトルとして観測される。電離水素に高エネルギーの光があたっても吸収されない。遠い天体からのスペクトルの観測では、天体から地球までの宇宙空間にわずかに残る中性水素によって吸収され、所々に鋭い吸収線が密集するライマンαの森と呼ばれるスペクトルが観測される。このような機構はガン・ピーターソン効果と呼ばれている。

このような効果が観測されるクエーサーは長く見つかっていなかったが、21世紀に入って z = 6 付近のクエーサーからガン・ピーターソン効果による吸収域が発見され、これは再電離前のクエーサーではないかと考えられた。これは時期にして128億年前に相当する。理論上は宇宙誕生から1億年後、観測結果からは遅くても10億年後には第1世代天体が誕生して放射を始め、宇宙の再電離が起きていたことを示唆している。

クエーサーのもう一つの興味深い特徴は、ヘリウムより重い元素を含むことが分かっていることである。このことは、ビッグバンの後、最初のクエーサーが生まれるまでの間に銀河が恒星（種族IIIの星）を大規模に生成する時期があったことを示唆している。

利用

クエーサーは大変離れた所にあるため平面光源として扱うことができ、地球に到達する電波は平面波とみなせるので、VLBI(超長基線電波干渉法)を使い2箇所で電波を受信し到達時間のずれを測定すれば2点間の距離が求められ、大陸間の距離、プレートの移動や沈み込み、地球の自転の変動といった大きなスケールの間隔や運動を高い精度で測定できる。

参考文献

• 谷口義明 (2004). クェーサーの謎 宇宙でもっともミステリアスな天体. 講談社. ISBN 978-4062574587 

関連項目

• 大質量ブラックホール
• Arp 220 - クエーサーに匹敵するほどの明るさを持つ銀河
• プジョー・クアザール - クエーサーのフランス語読み「クアザール」が車名の由来

外部リンク

• 活動銀河核　JAXA宇宙研のX線天文グループ内コンテンツ

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クェーサー

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/03/07 14:17 UTC 版)

「幻魔大戦シリーズの登場人物一覧」の記事における「クェーサー」の解説

イワン・ウイスキーについては、石ノ森章太郎のキャラクターを参照。 レオナード・タイガーマンについては、#レオナード・タイガーマンを参照。 ムーンライトについては、#お時を参照。 ジョージ・ドナーについては、#ジョージ・ドナーを参照。 杉村由佳については、#杉村由佳を参照。 杉村遊奈については、#杉村遊奈を参照。 ミスタ・メイン 【小説】本名ジョン・メイン。多国籍企業クェーサーの社長。ルナの後援者で、メイン財団から拠出し米国超能力者協会を設立する。世界超能力者会議への参加を東丈に要請するためGENKENに国際電話をかけるが、丈は不在。代わりに応対した高鳥慶輔を気に入り、航空チケットを手配することを約束する。 【少女】アメリカを訪れた東三千子と会う。廃墟と化しつつあるニューヨークを先陣を切って突き進む。 ジョン・カコニアス・カトー 【小説】通称ビッグ・ジョン。ミスタ・メインの個人秘書。白人だが典型的な日本人の風貌を持つ。レオナード・タイガーマンと共謀し、メインの追放と殺害を計画する。ルナの力によりメインの前で本心をさらけ出し、追放される。 【真】クェーサーの社長。帝王と呼ばれる。 トーマス・ロビンソン 【deep】クェーサーのCEO。京都ブライトン・ロック・ホテルで東丈と出会う。 ヘンリー・ホークス 【真】浅黒く痩せた男。元諜報工作員で超能力者。レオナード・タイガーマンと気が合い、コンビを組む。“虎と狐”と陰口を叩かれる。 トマス・カッシング 【真】通称“ミスター・サイキック”。ポルトガル人。清廉潔白で人望厚く高徳な伝説的超能力者。デヴィッド・ロートンの古い友人。クェーサーの招請を受ける。ダーティ・ビジネスに手を染め、目覚しい成果を上げている。ソニー・リンクスを捕える。PKの使い過ぎによる心臓疾患で、直接活動が許されない状況にある。 ライアン 【真】クェーサーが所有するジェット機の機長。元トランス・ワールド航空。ムーンライトから様々な助言をもらい、人生をやり直そうと考える。リアとムーンライトを運ぶ機中、幻魔による世界最後の姿と、それを追い払う光“真の救世主”が日本に降臨する光景を幻視する。アメリカ到着後、辞職を決意する。愛人問題について妻と和解する。クェーサーの内幕を暴露したテープと供述書をスーザン・ヨークに託すが、レオナード・タイガーマンの催眠術により自白させられる。ジョージ・ドナーの手助けで、クェーサーのヘリコプターを奪って逃亡する。スーザン・ヨークの家に向かう途中、ソニー・リンクスから拳銃を10ドルで買う。スーザン宅でクェーサーの工作員と対峙し、一時は優勢となったが、隙を突かれてロッドに射殺される。遺体はソニーの力でどこかへ転移させられる。霊体としてDC-8に現れ、危険を知らせる。 ハロルド・ヴィンス 【真】スタンフォード大学の博士。ESP研究における名声と権威の持ち主。レオナード・タイガーマンの仇敵。日本に降臨する“真の救世主”を見つけ出すようジョン・カコニアス・カトーから指示される。 ダン 【真】ムーンライトのボディーガード。“彼”に憑依され、ムーンライト、東丈、東三千子を襲うが、突如力を失う。 マット 【真】保安部の工作員。ライアンを暗殺するためにスーザン・ヨークの家に侵入した。体毛が濃い。スーザンを強姦する。スーザンを殺そうとし、ロッドと決裂、射殺される。子供の頃、監督と喧嘩して野球チームを飛び出したことを後悔している。 ロッド 【真】保安部の工作員。ライアンを暗殺するためにスーザン・ヨークの家に侵入し、スーザンを強姦する。スーザンにサイキックとしての価値があることを発見し、手柄を独り占めするためにマットを射殺する。スーザンを助けに現れたライアンの隙を突き、隠し持っていたマットの拳銃でライアンを射殺する。その後現れたソニー・リンクスに消される。 セーラ 【真】トマス・カッシングの部下。遠感能力者。丈にハリウッドのレセプションに招待される。 エルダ 【真】トマス・カッシングの部下。魔眼（イーブル・アイ）の持ち主で、他人を呪うことで破滅させる。丈にハリウッドのレセプションに招待される。 マーガレット 【真】トマス・カッシングの部下。未来予知能力者。丈にハリウッドのレセプションに招待される。 ホルスト・ブルックナー 【rebirth】ジョージ・ドナーの部下。世界一のPK能力者を自称する、選民意識の強いマチズモの権化。ソニー・リンクスとの戦いで重傷を負う。その後、仲買人スミスにたきつけられ、幻魔の力を得て"エリア51"にあるクェーサーの本部を襲撃して東丈と戦う。 ベルタ・スタリー 【rebirth】ジョージ・ドナーの部下。ショートカットの女性。実は神話同盟から潜入した重要幹部で蛇人間。