「可能性を超えて」 – ウェッブ宇宙望遠鏡が謎の古代銀河を発見

銀河の形成方法と暗黒物質の性質についての私たちの理解は、さらに大きな銀河星団の新たな観測によって完全に覆される可能性があります。 天の川 存在しないはずの110億年以上前から。

に掲載された論文 自然 ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) からの新しいデータを使用して結果を詳しく説明します。 その結果、115億年前（宇宙論的赤方偏移3.2）に観測された初期宇宙の巨大銀河には、それよりずっと早い15億年前（赤方偏移約11）に形成された非常に古い星群が存在することが示された。 暗黒物質が形成されるのに十分な濃度で十分に蓄積されていないため、この観察は現在のモデリングを根底から覆します。

スウィンバーン工科大学のカール・グレイズブルック教授が研究を主導し、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用してこの巨大で静かな銀河の分光観測を行った国際チームを率いました。

「私たちはこの特定の銀河を 7 年間追跡し、その年齢を調べるために地球上にある 2 つの最大の望遠鏡で何時間も観察してきました。しかし、それは非常に赤く、非常に暗いため、測定することができませんでした。最終的には、測定する必要がありました。地球から降りて、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使って彼の本質を確認してください。」

NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、これまで宇宙に送られた中で最も強力な赤外線科学天文台であるハッブル宇宙望遠鏡の後継です。 ウェッブ氏は、地球から約 100 万マイル離れた軌道から、宇宙で最も遠い天体のいくつかを研究しています。 クレジット: NASA

銀河形成は、宇宙初期における巨大銀河の数の大幅な減少を予測する、現代の天体物理学によってサポートされている基本的なモデルです。 宇宙誕生から10億年から20億年の間に、非常に巨大な静止銀河が観察されている 大爆発 これは、以前の理論モデルに疑問を投げかけます。

グレーズブルック特別教授は、スウィンバーン天体物理学・スーパーコンピューティングセンターのテミヤ・ナナヤッカラ博士、ラリトワディ・カウィンワニチャキ博士、コリン・ジェイコブス博士、ハリー・チッテンデン博士、グレン・G・カプザック准教授、アイヴォ・ラッペ准教授を含む世界中の一流の研究者と協力してきました。 。

「これは、この銀河が異常なものであると特定するきっかけとなった 2010 年に開始した空の赤外線調査から、ケックと宇宙での長い時間に至るまで、まさにチームの努力によるものでした。」 非常に大きな望遠鏡 私たちはこれを確認しようと試みましたが、失敗しました。昨年、ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡のデータを処理してこのスペクトルを分析する方法を見つけるために多大な労力を費やしました。

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のデータの分光分析を主導したテミヤ・ナナヤッカラ博士は、「私たちは現在、宇宙の深部に存在する最古の平和的な巨大モンスターを確認することが可能だった限界を超えています」と述べています。

「これは、銀河がどのように形成され、進化するのかについての現在の理解の限界を押し広げています。今重要な疑問は、銀河がどのようにして宇宙初期にこれほど急速に形成されたのか、また、銀河の残りの部分が星を形成するときに突然星が形成されるのをどのような神秘的なメカニズムが妨げているのかということです」宇宙はそうします。」

西オーストラリア大学国際電波天文学研究センターのクラウディア・ラゴス准教授（繰り返す）は、研究のための暗黒物質濃度の進化の理論的モデリングを開発する上で重要でした。

「銀河の形成は主に暗黒物質がどれだけ集中するかによって決まります」と彼女は言います。 「宇宙の非常に初期にこれらの非常に巨大な銀河が存在することは、私たちの宇宙論の標準モデルに大きな課題をもたらします。これは、これらの巨大な銀河を収容する巨大な暗黒物質構造がまだ形成される時間がなかったとは考えていないからです。これらの銀河がどれほど一般的であるかを理解し、これらの銀河が実際にどれほど大きいかを理解するのに役立つ観測が必要です。

グレーズブルック教授は、これが暗黒物質物理学の理解における新たな突破口となることを期待している。

「ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、初期の大規模銀河形成の証拠を次々と発見しました。この結果は、この現象の新記録を樹立しました。非常に印象的ではありますが、それは単なる 1 つの天体です。しかし、私たちはさらに多くの銀河を発見したいと考えています。 「それは銀河形成に関する私たちの考えを台無しにするでしょう。」

参考文献：「Z ~ 11 で星を形成した巨大銀河」カール・グレイズブルック、ティミア・ナナヤッカラ、コレンティン・シュライバー、クラウディア・ラゴス、ラリトワディ・カウィンワニチャキ、コリン・ジェイコブス、ハリー・チッテンデン、ガブリエル・ブラマー、グレン・G・カプルザック、イヴォ・ラブピ、ダニーロ・マルケジーニ、Z. ジンメル＝マルサン、パスカル A. オイッシュ、ケイシー・パポビッチ、レア・シルビア・リーマス、キム・VH。 トラン、ジェームズ・エスデル、エンジェル・チャンドロ＝ゴメス、2024年2月14日、 自然。
土井: 10.1038/s41586-024-07191-9