私たちの宇宙は、まだ若いうちに銀河を作る技術を習得しました

残念ながら、宇宙の寿命は非常に長いため、宇宙の仕組みを理解するためにただ待って何が起こるか見守ることはできません。宇宙は、人類が誕生する何十億年も前に始まった映画マラソンのようなもので、人類が誕生した後もおそらく続くでしょう。しかし、録画があって、テープを巻き戻すことができたらどうでしょうか?

天文学者たちは、有名なジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使ってまさにそれを行っています。この巨大な飛行望遠鏡を使って宇宙の歴史をさかのぼり、初期の銀河を探しています。その結果、天文学者たちは110億年から130億年前の何百もの銀河を発見しました。これらの銀河は、円盤、バルジ、塊、塊など、驚くほど多様な形状をしています。アメリカ天文学会で最近発表され、まもなく天体物理学ジャーナルに掲載される新しい研究によると、これらの星の集まりは、宇宙のタイムラインでこれまで考えられていたよりも早い時期に出現しました。

「初めて、これほど鮮明に遠方の銀河の構造を見ることができるのは驚くべきことだ」と、ロチェスター工科大学の天文学者で、この新しい研究の主執筆者であるジェイハン・カルタルテペ氏は語った。「決して退屈なものではない」

カルタルテペ氏とチームは、年齢を推定するために、天文学で確立された方法を使用した。宇宙で私たちから遠く離れた銀河は、光の速度が有限であるため、宇宙の歴史の中でより古い。さらに、宇宙は膨張しているため、遠く離れた銀河は、私たちの望遠鏡までの広大で長くなる宇宙の距離を移動する間に光が引き伸ばされるため、近くにある場合よりも赤く見える。これにより、天文学者は宇宙に何かが存在した時期を簡単にマークすることができ、これを赤方偏移という。

しかし、これはまた、赤方偏移が大きい対象が文字通り赤く見えたり、赤外線で主に光ったりすることを意味します。つまり、数十億年前には明るい青に見えた銀河が、赤外線で私たちのカメラには明るく見えるかもしれません。これが JWST の明確な利点です。赤外線で宇宙を見るため、これらの遠くの赤い銀河を見つけることができるのです。この望遠鏡は、過去の宇宙ツールよりも単純に大きく、望遠鏡の世界では、大きいほど良いのです。

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ハッブル宇宙望遠鏡は可視光線と近赤外線を観測し、天文学者たちは110億年前から興味深く多様な銀河が宇宙に存在することをすでに知っていた。しかし、私たちの天の川銀河のような渦巻き状の銀河や丸い膨らみが最初に形成された時期を知るには、研究者たちはさらにそのテープを巻き戻す必要があった。

「初期宇宙で何が起こって円盤やバルジが形成されたのか、いつ、どこで、どのように起こったのかはわかっていません。JWSTが登場するまで、それを知るすべはありませんでした」と、メルボルン大学の天文学者で、今回の発見とは関係のない研究者ベンジー・メタ氏は言う。「こうした（銀河の）観測を化石記録のように利用して、時間をさかのぼり、宇宙がまだ構築中だったころの銀河にどのような特徴があったのかを調べることができます」

研究チームは JWST で 850 個の銀河の画像を集め、それらを典型的な銀河の形状に分類した。すなわち、円盤型 (私たちの渦巻銀河のような)、塊状、不規則型、あるいはこの 3 つの組み合わせである。データはすべて手作業で分析され、天文学者がすべてのファイルを精査した。「この論文の素晴らしいところは、人間味あふれるところです」とメタ氏は言う。同氏は、1 世紀前、アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルがカリフォルニア州のウィルソン山天文台で近隣の銀河をさまざまなタイプに分類し、今日のほとんどの天文学者が使用する分類システムを作成したと説明する。「この論文の根底にあるのは、ハッブルが使用したのとまったく同じ方法です。つまり、いくつかの画像を見て、見えたものを書き留めるのです」とメタ氏は付け加える。

国際研究グループは、天の川銀河のような銀河の前身かもしれない円盤を多数発見した。また、2つの銀河の重力場が近づきすぎて互いの星を動かしたり、完全に合体したりした兆候である不規則な天体も多数発見した。

「ビッグバンから10億年も経たない宇宙のあらゆる構造が見られる」とテキサス大学オースティン校の天文学者オリビア・クーパー氏は言う。「これらの新しい画像は、JWSTで何ができるかを示しており、私たちが考えていたよりも早く進化した銀河が存在していた宇宙を示唆している」と彼女は言う。

宇宙がまだ若かった頃にこれほど多様な銀河が存在したという事実は不可解であり、これらの宇宙的存在がどのように形成され成長したかを知るためのより優れたモデルを構築するため、天文学者たちは忙しくしていることは間違いない。この研究はまた、最初の銀河を見るために専門家たちがテープを巻き戻し続け、JWST が宇宙の過去をどこまで遡って見ることができるかという限界を押し広げる必要があることを示している。