信州大學全學教育機構的三澤透教授、東京大學研究生院理學系研究科天文學專業的柏川伸成教授以及東京理科大學教養教育研究院的大越克也教授等人組成的研究團隊全球首次發現，在遙遠的宇宙中存在的明亮星系的中心核（類星體）内部結構（塵埃環）可能會對周圍廣闊區域分佈的氣體（星系際氣體）產生各向異性影響。
圖1：使用後方的其他類星體的光譜，可以調查前方BAL類星體橫向（切線方向）的氣體電離水平。（供圖：信州大學）
類星體會釋放出強烈的紫外線，因此會電離星系周邊存在的氫（星系際氣體）。如果這種紫外線輻射是各向同性的，那麼無論方向如何，星系周圍氣體的電離程度（電離水平）應該是一定的，但據之前的研究報告，電離水平是有偏差的。電離程度可以透過電子被剝離之前的氫（中性氫）的剩餘量來測量。中性氫具有吸收特定光的性質，因此如果類星體前大量存在中性氫，那麼在類星體光譜上會被記錄爲吸收線。研究團隊使用這種方法調查中性氫的量發現，類星體附近（幾百萬光年以内）的吸收線變弱（說明電離水平較高）。這種現象稱爲視線近接效應。
此次，研究團隊考慮各種條件後，從包含約75萬個天體的斯隆數位巡天（SDSS）專案的類星體目錄中選出了12個理想的BAL類星體。BAL類星體在光譜上具有稱爲BAL的特殊吸收結構。除SDSS的資料外，研究團隊還利用昴星團望遠鏡重新進行了詳細的觀測，發現BAL類星體切線方向的吸收比較弱，吸收強度還不到BAL的常規類星體（non-BAL類星體）周圍的四分之一。
這個結果表明，BAL類星體切線方向的星系際氣體的電離水平比較高（暴露在大量紫外線下），其終極因數可以用來自塵埃環的各向異性紫外線輻射來解釋。這表明類星活體內部的環形塵埃環可能再現了各向異性輻射。
宇宙中分佈的星系際氣體已經被類星體和星系釋放的紫外線逐漸電離。類星體的紫外線輻射爲各向異性的發現將成爲詳細探索宇宙電離歷史的重要資訊。
此次的研究是利用相對較少的12個天體樣本實施的，今後還需要增加更多的樣本展開更詳細的探。利用昴星團望遠鏡2024年開始運行的新觀測裝置「超廣視野多天體光譜儀（PFS）」，可以一次獲得大量黑暗天體的光譜，有望大半徑推進研究的進展。
三澤教授表示：「這項研究成果是花了5年時間取得的寶貴成果。不過，樣本數量還不夠的。今後，我們將利用昴星團望遠鏡上搭載的PFS擴大觀測物件，同時高精度應答類星體對周邊氣體的影響。」
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：The Astrophysical Journal (2022, ApJ, 933, 239)
論文：Exploratory Study of Transverse Proximity Effect around BAL Quasars
DOI：doi.org/10.3847/1538-4357/ac7715
