天文学者は最も古く、最も遠い銀河を発見しました

最も普及している宇宙モデルによると、宇宙は約138億年前にビッグバンから始まりました。

それにもかかわらず、この時期は宇宙の「暗黒時代」と一致していたため、天文学者は初期の宇宙がどのように見えたかまだわかりません。したがって、彼らは、最も初期の銀河がいつ形成されたかを確認するために、機器の機能を拡張し続けています。

天文学者の国際チームによる新しい研究のおかげで、これまでに私たちの宇宙で観察された最も古く、最も遠い銀河（GN-z11）が特定されました。

最近、Nature Astronomy誌に研究が発表されたこのグループは、Kavli Astronomy andAstrophysics研究所のLinghuaJiangと東京大学の樫川信成教授によって率いられました。

カーネギー科学研究所、スチュワード天文台、ジュネーブ天文台、北京大学、東京大学の天文台の研究者が参加しました。

簡単に言えば、宇宙の暗黒時代はビッグバンから約37万年後に始まり、さらに10億年続いた。

当時、唯一の光源は、以前に放出された光子（今日でも宇宙マイクロ波バックグラウンド（CMB）として検出可能）または中性水素原子によって放出された光子のいずれかでした。これらの光子の光は、宇宙の拡大のために非常に変位しているため、今日では私たちには見えません。

この効果は「レッドシフト」として知られています。これは、光の波長が拡大し続ける空間を通過するときに、光の波長が長くなる（またはスペクトルの赤い端に向かって「シフト」する）場合です。

銀河に接近するオブジェクトの場合、効果は逆になります。波長が短くなり、スペクトルの青い端に向かってシフトします（「ブルーシフト」とも呼ばれます）。

ほぼ1世紀の間、天文学者はこれらの効果を使用して、銀河までの距離と宇宙が拡大する速度を決定してきました。この場合、研究チームはハワイのマウナキーにあるKeck I望遠鏡を使用して、GN-z11のレッドシフトを測定し、それまでの距離を決定しました。

彼らの結果は、それがこれまでに観察された中で最も遠い（そして最も古い）銀河であることを示しました。樫川が東京大学のプレスリリースで説明したように：

「以前の調査によると、銀河GN-z11は、私たちから最も遠い検出可能な銀河であり、134億光年、つまり134億キロメートル（134、続いて30個のゼロ）であるように見えます。しかし、そのような距離を測定して確認することは簡単ではありません。」

具体的には、銀河を離れるときに紫外線範囲にあり、地球に到達するまでに赤外線範囲（0.2マイクロメートル）で10倍シフトしたGN-z11から発する炭素輝線を調べました。

このレッドシフトレベルは、この銀河が約134億年前、つまりビッグバンからわずか4億年後に存在したことを示しています。

GN-z11は非常に離れているため、観察可能な宇宙の境界を定義します。この銀河は過去に（ハッブルによって）観察されましたが、正確な測定にはケック天文台の解像度と分光機能が必要でした。

これは、赤外線探査用マルチオブジェクトスペクトログラフ（MOSFIRE）調査の一部として行われ、その間にGN-z11輝線が詳細にキャプチャされました。

これにより、チームはこの銀河の距離推定値を作成することができました。これは、以前の測定値の100倍でした。

「ハッブル宇宙望遠鏡は、GN-z11スペクトルで署名を数回検出しました。しかし、ハッブルでさえ、必要な範囲で紫外線放射線を解決することはできません。そのため、私たちは、ハワイのKeck I望遠鏡に設置されている、MOSFIREと呼ばれる輝線を測定するためのより近代的な地上の分光器に目を向けました。」

その後の観察でこの研究の結果を確認できれば、天文学者はGN-z11がこれまでに観察された中で最も遠い銀河であると自信を持って言うことができます。そのような物体を研究することによって、天文学者は宇宙がほんの数億年前であった宇宙の歴史の期間に光を当てることを望んでいます。

この時期は、宇宙が「暗黒時代」から出現し始めた時期と一致し、最初の星と銀河が形成され、初期の宇宙を可視光で満たしました。

それらを研究することによって、天文学者は宇宙の大規模な構造がその後どのように進化したかについてもっと学ぶことを望んでいます。 2021年10月31日に発売が予定されているJamesWebb Space Telescope（JWST）などの次世代望遠鏡が貢献します。

研究を可能にした観察は、ケック天文台とハワイのマウナキーにあるスバル望遠鏡との間の時間交換プログラムの一部として行われました。

この記事はUniverseTodayから公開されました。