ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、史上最遠の銀河合体を観測

天文学者は、銀河が合体によって形成されることを知っている。銀河の合体は、宇宙時間の最も古い時代から起こっていた。ウェッブ望遠鏡（JWST）を使って、天文学者はビッグバンから約50万年後に起こっている若い銀河の大規模な合体を発見した。これはGz9p3と呼ばれ、これまで目撃された中で最も早く、最も遠い合体のひとつである。

オーストラリアのメルボルン大学の天文学者Kit Boyettによれば、Gz9p3の誕生には、信じられないほど巨大な銀河の構成要素が関わっているという。「我々がこの観測を行ったとき、この銀河は宇宙の初期に発見されたどの銀河よりも10倍も質量が大きかったのです」とBoyett氏は言う。

JWSTによる宇宙初期の分光観測は、ビッグバンからわずか3億年後に存在した銀河の存在を明らかにした。Gz9p3がそうであるように、わずか数億年後に銀河の合体が見られるということは、これらの銀河の星が天文学者の予想よりもはるかに速く生まれ、進化したことを示唆している。このことは、太古の時代の出来事に新たな解釈を与えることになる。

銀河合体の詳細

Boyett氏と彼のチームによる観測は、Gz9p3が合体グループに分かれていることを示している。1つのグループには2つの “かけら”があり、引きずられるように長い尾を引いている。Boyett氏によれば、これは少なくとも2つの銀河が合体して大きな銀河を作り出していることを示唆しているという。「合併はまだ終わっていません。まだ2つの構成要素が見えていることからわかる。ロングテールは、おそらく合併の際に脇に捨てられた物質によって生み出されたものでしょう。2つのものが合体するとき、ある種の物質が捨てられる。つまり、これは合体があったことを物語っており、これまでで最も遠くの合体なのです」。

JWSTの強力な能力のおかげで、天文学者は初期宇宙のモデルを急速に変えつつある。というのも、JWSTは初期の天体からの光を赤外線スペクトルに伸ばして「見る」ことができるからだ。JWSTが見ることができるのは、合体によって急速に巨大化した銀河である。「JWSTによって、私たちは宇宙初期の天体を予想以上に多く見ており、それらの天体は私たちが考えていたよりも質量が大きいのです。我々の宇宙論は必ずしも間違ってはいないが、銀河の形成速度に関する我々の理解はおそらく間違っています」と、Boyett氏は言う。

合体と若い星

Boyett氏と彼のチームがGz9p3の合体研究について述べた論文の中で、彼らは合体銀河に存在する星についても調べている。その結果、Boyett氏と研究チームが予想したような結果は得られなかった。というのも、ほとんどの研究では、その時点では非常に若い星を示し、その星は明るく、その光が撮像データを支配しているため、目立つのだ。しかし、JWSTのスペクトル研究によって、天文学者は若い星と古い星を選別することができる。

「スペクトル分析と撮像を比較したところ、2つの異なることがわかりました。画像は星の集団が若いことを教えてくれましたが、分光学はかなり古い星について話してくれました。しかし、1つの星の集団ではなく、2つの星の集団があるため、どちらも正しいことがわかったのです。古い星の集団は長い間そこにあり、銀河の合体によって新しい星が生まれると我々は考えています」と、Boyett氏は語った。

星誕生の舞台作り

最後の部分は理にかなっている。というのも、銀河の合体は衝撃波を引き起こし、その衝撃波が銀河を席巻するからだ。衝撃波は物質を押し付け合い、それが新しい星の誕生につながる。JWSTは、天文学者が両方の星の集団の細かい詳細を見ることを可能にする。そして、そのデータを使って、初期宇宙における星の誕生、銀河形成、合体のモデルを微調整することができる。

Boyett氏によれば、研究チームのシミュレーションでは、観測された天体と非常によく似た天体が得られたという。「しかし、それは信じられないほど稀なことなのです。私たちの観測でこのような天体が観測される可能性があるということは、私たちが信じられないほど幸運であるか、シミュレーションが間違っているかのどちらかであり、この種の天体は私たちが考えているよりも一般的であることを示唆しています。私たちが見逃していると考えているのは、星がもっと効率的に形成されていたことであり、それは私たちのモデルで変更する必要があることかもしれません」。

実際、研究チームの論文によれば、「再電離エポック」の終わりの時期に効率的な星形成が行われたことで、Gz9p3のような天体がより多く見られることが予想される。このことは、JWSTによるさらなる観測と、関係する星や銀河を理解するためのモデリングの改善を意味している。

この記事は、CAROLYN COLLINS PETERSEN氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス（表示4.0 国際）に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。