JWSTが銀河の前例のない「前編」を捉える

最も高い木々、最も大きなシロナガスクジラ、そして巨大で輝く星でさえ、かつては赤ちゃんでした。原始星は、いつか星や銀河になる熱いエネルギーの中心です。ビッグバンの後に何十億もの星と銀河が形成され集まった宇宙の歴史の形成期は、これまでのところ私たちの理解を超えています。

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今回、NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、ビッグバンからわずか6億5000万年後に形成された7つの銀河からなる原始銀河団の距離、つまり天文学者が赤方偏移7.9と呼ぶ距離を確認した。この発見は4月24日、天体物理学ジャーナル・レターズ誌に発表され、「発達中の銀河団の一部として分光学的に確認されていない最古の銀河」である。

収集されたデータに基づき、天文学者のチームは新生銀河団の将来の発展を計算した。この銀河団は、おそらくサイズと質量が大きくなり、現代宇宙で最も密度の高い銀河団の 1 つであるかみのけ座銀河団に似たものになるだろう。

「ここは加速銀河進化の非常に特別でユニークな場所であり、ウェッブはこれら7つの銀河の速度を測定する前例のない能力を私たちに与え、それらが原始銀河団に束ねられていることを自信を持って確認しました」と共著者でIPAC-カリフォルニア工科大学の天文学者、森下貴裕氏は声明で述べた。

JWST の近赤外線分光器 (NIRSpec) は、銀河の集合的な距離と、暗黒物質のハロー内で銀河が高速で移動していることを確認するための重要な測定値をキャプチャしました。銀河は時速 200 万マイル以上、つまり秒速 600 マイル以上の速度で宇宙空間を移動しています。

このスペクトルデータを入手したことで、天文学者たちは、この銀河団が現代の宇宙に至るまでどのように発展していくかをモデル化し、地図に描くことができました。この銀河団が予測どおりに進化し、最終的にかみのけ座銀河団に似たものになった場合、この銀河団は、最も密度の高い銀河団の 1 つになる可能性があります。

「これらの遠方の銀河は、さまざまな川の中の小さな水滴のように見えますが、最終的にはすべてが1つの大きな力強い川の一部になることがわかります」と、共同執筆者でイタリア国立天体物理学研究所の天文学者ベネデッタ・ヴルカーニ氏は声明で述べた。

NASA によると、銀河団は既知の宇宙で最も質量が集中している場所であり、時空構造自体を劇的に歪ませることがあります。この歪みは重力レンズ効果と呼ばれ、銀河団の外側にある物体を拡大する効果があります。これにより、天文学者は銀河団を巨大な宇宙拡大鏡のように見ることができます。この研究チームはこの拡大効果を利用して、パンドラの銀河団を通して原始銀河団を観察することができました。

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パンドラやコマのような巨大な銀河団がどのようにして最初に形成されたのかを探ることは、宇宙の膨張により光が可視光線の波長を超えて赤外線にまで広がるため、歴史的に困難でした。JWST の高度な赤外線機器は、宇宙の歴史の始まりにおけるこれらのギャップを埋めるために開発されました。

チームは、JWST と NASA のナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡による高解像度の広視野調査ミッションとの将来の連携により、初期銀河団に関するさらに多くの結果が得られることを期待しています。ローマンはより多くの原始銀河団候補を特定することができ、JWST は分光機器を使用してこれらの発見をフォローアップすることができます。現在、ローマン ミッションは 2027 年 5 月までに打ち上げられる予定です。

「ウェッブのおかげで、夢に描いていた科学が実現できるようになったのは驚くべきことです」と、共同執筆者でカリフォルニア大学ロサンゼルス校の天文学者トマソ・トリュー氏は声明で述べた。「この遠く離れた7つの銀河からなる小さな原始銀河団では、分光学的確認率が100パーセントに達し、暗黒物質の地図作成や宇宙の初期発展のタイムラインの解明に将来的な可能性を示している」

訂正（2023 年 8 月 25 日）：以前の記事では、かみのけ座銀河団は単一の銀河であると述べられていましたが、実際には約 1,000 個の銀河の集合体です。