JWST、観測史上最古の銀河を発見

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、日を追うごとに宇宙の奥深く、そしてさらに遠い過去をのぞき込んでいます。最新の発見は、JADES-GS-z14-10 と名付けられた銀河です。ビッグバンからわずか 3 億年後のこの銀河は、これまで観測された中で最も古い銀河です。この発見は、ほぼ同じくらい遠い別の銀河 JADES-GS-z14-11 とともに、イタリアのピサにある高等師範学校のステファノ・カルニアーニ氏が率いる学際的チームによる論文で今週発表されました。

天文学者は、JADES-GS-z14-10 のような天体の距離を、いわゆる赤方偏移値を調べることで計算します。宇宙は膨張しているため、光波の波長は空間を移動するにつれて引き伸ばされます。この現象は、光を電磁スペクトルの赤外線領域に移動させるため、赤方偏移として知られています。

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光源が遠くにあるほど、地球に届くまでの移動距離が長くなり、その途中で赤方偏移が大きくなります。JWST の装置は、遠くの銀河から発せられる劇的に赤方偏移した光を調査するように設計されており、この光に対する感度により、これまで観測された中で最も遠い天体の記録を次々と樹立してきました。(JADES-GS-z14-10 の赤方偏移値は 14.32 で、この記録を新たに保持しています。)

しかし、JADES-GS-z14-10 のように遠くにある天体でさえ、JWST にとっては課題となる。その光は極めて弱いため、その特性について決定的な結論を導き出すのに十分な情報を得ることが難しい場合が多い。JADES-GS-z14-10 が最初に天文学者の注目を集めたのは、この傾向に反しているように見えたためである。極端な赤方偏移にもかかわらず、この銀河は異常に明るかった。

この明るさは当初、別の近い銀河に空が近いためだと思われていました。しかし、すぐに JADES-GS-z14-10 は特別な存在であり、その驚くべき明るさは独自のものであることが明らかになりました。このため、この銀河はより詳細な調査の有力候補となり、昨年 10 月には JWST の近赤外線カメラが 5 日間にわたってこの銀河に向けられました。この詳細な観測によって得られたデータにより、科学者は銀河のスペクトル特性を詳細に調査することができ、その結果、銀河の構成と進化を詳細に調査することができました。その結果は別の論文で発表されています。

この論文は、JADES-GS-z14-10 には「太陽の 5 億倍の質量の星があり、最近数百万年の間に強力な星形成が起こった」と示唆している。これは JWST 以前のモデルで可能と考えられていたよりもはるかに早い時期であり、カルニアーニ氏が言うように「宇宙がわずか 3 億年でこのような銀河を形成できるというのは驚くべきことだ」。

JWST は、このような驚くべき発見を次々と提供し、ビッグバンで放出された原始ガスから最初の銀河がいつどのように合体したかという理解に革命をもたらしました。今週発表された 3 番目の論文は、JADES オリジンズ フィールド (JADES-GS-z14-10 を含む空の領域) のより広範な観測に捧げられたもので、「JWST 運用の最初の 18 か月間で、宇宙の過去への到達範囲が 40% 拡大しました」と記されています。

初期宇宙に JADES-GS-z14-10 のような明るい銀河が存在することは、科学者にとってさらなる驚きであることが判明した。この銀河や類似の天体は、その驚くべき明るさにより、カルニアーニらの論文で「宇宙の夜明け…最初の銀河が誕生した時代」と称される時代を覗き見ることのできる魅力的な可能性を秘めており、今後の観測対象として有望である。