観測史上最古の銀河をジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が発見、ビッグバンからわずか3億2000万年後に誕生した可能性

NASAが中心となって運用する赤外線観測用宇宙望遠鏡であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が、これまで観測された中で最も古い4つの銀河を発見しました。今回発見された銀河はビッグバンからわずか3億年から5億年後という、宇宙の初期段階に形成されたと考えられています。

Spectroscopic confirmation of four metal-poor galaxies at z = 10.3–13.2 | Nature Astronomy
https://doi.org/10.1038/s41550-023-01918-w

JWST Captures Details of The Four Most Distant Galaxies Ever Seen : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/jwst-captures-details-of-the-four-most-distant-galaxies-ever-seen

James Webb telescope discovers the 4 oldest galaxies in the universe, born just 300 million years after the Big Bang | Live Science
https://www.livescience.com/james-webb-telescope-discovers-the-4-oldest-galaxies-in-the-universe-born-just-300-million-years-after-the-big-bang

ハッブル宇宙望遠鏡の後継として開発されたジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は2021年12月に打ち上げられ、2022年7月からメインセンサーを使用した観測が開始されました。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は旧世代と比較して圧倒的に高精度な宇宙の写真を撮影できたり、宇宙で最も冷たい氷の観測を行ったりと、宇宙研究においてさまざまな活躍を見せています。

「宇宙で最も冷たい氷」をジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が観測 - GIGAZINE

2023年4月4日に天文学や宇宙物理学などを専門とする学術誌・Nature Astronomyに掲載された論文で、「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡がこれまでに観測された中で最も遠い4つの銀河を発見し、そのうちの1つはビッグバンからわずか3億2000万年後の初期宇宙で形成されました」と報告されました。

なお、これらの銀河の発見は、論文の査読前の2022年12月9日にNASAによって報告されています。今回、査読有りの学術誌に論文が掲載されたことでジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のNIRCamを開発したJADESの研究結果が正式に認められた形となります。

観測史上最古となる「134億年前の銀河」がジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で撮影できていたことが明らかに - GIGAZINE

天文学者は赤方偏移と呼ばれる尺度を利用して銀河がどれだけ離れているかを測定します。赤方偏移の数値が高いほど天体が地球から遠く離れていることを示しており、今回ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のNIRCamを用いて撮影した写真では赤方偏移が「13.20」「12.63」「11.58」「10.38」の銀河が観測されました。赤方偏移「13.20」の「JADES-GS-z13-0」と呼ばれる銀河は、地球から約130億光年離れた観測史上最も遠くにある銀河だとされています。

またこれらの銀河は約138億年前に起こったビッグバンからわずか3億年から5億年後に誕生したとされており、「JADES-GS-z13-0」はビッグバンから約3億2000万年後に形成されたとのこと。これらの銀河が誕生した時期は、星の強い光が水素とヘリウムから電子を奪い、周囲のガスを電離する「宇宙の再電離」が起こったと考えられている時代です。

研究チームのステファン・シャーロット氏は「今回発見された4つの銀河は非常に低い質量です」と述べています。シャーロット氏によるとこれらの銀河は約1億太陽質量の重量とのこと。一方で太陽系が属する天の川銀河の質量は1.5兆太陽質量とされています。

しかしこれらの銀河は天の川銀河とほぼ同じ速度で星を形成していると考えられており、シャーロット氏は「宇宙の初期の銀河としては驚くべき速さです」と述べています。

また、これらの銀河が形成された時期は重元素がまだ存在しないと考えられており、今回発見された銀河は水素原子とヘリウム原子といった単純な元素で構成されているとされています。