最近の研究で、ミズーリ大学の研究者たちは宇宙の遠方地域を調査し、驚くべき発見をしました。
NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が捉えた赤外線画像を分析し、予想以上に明るく輝く300のオブジェクトを検出しました。
「これらの神秘的なオブジェクトは初期宇宙の候補となる銀河であり、非常に初期の銀河である可能性があります」と、ミズーリ大学の芸術科学部の天文学教授であり、研究の共同著者であるHaojing Yanは述べています。
「もし、これらのオブジェクトのうち少なくともいくつかが私たちの仮説の通りであれば、私たちの発見は初期宇宙における銀河の形成についての現在の考えを挑戦するものになるでしょう。」
宇宙のオブジェクトを特定することは簡単ではありません。
それには、洗練された技術、徹底的な分析、そして天文学的な探偵作業を組み合わせた多段階のプロセスが必要です。
まず最初の手がかりを見つけることから始まります。
ミズーリ大学の研究チームは、JWSTの高度な赤外線機器のうち、近赤外線カメラと中赤外線機器の2つを用いて作業を開始しました。
これらのツールは、宇宙の最も遠い地域からの光を捕らえるように設計されており、初期宇宙を調査するのに不可欠です。
なぜ赤外線光に注目するのかというと、地球から遠く離れたオブジェクトほど、その光が到達するまでに長く旅をし、地球に届く頃には赤外線部分にまで伸びているからです。
「これらの初期銀河からの光が宇宙を旅する過程で、波長が長くなるため、可視光から赤外線にシフトします」とYanは言います。
「このシフトを赤方偏移と呼び、これによって私たちはこれらの銀河がどれだけ遠いかを見積もることができます。
赤方偏移が大きいほど、その銀河は私たちから遠く、宇宙の始まりに近い位置にあります。」
次のステップは、「ドロップアウト」を使用し、300の潜在的な初期銀河のアイデンティティを特定することでした。
「これは、高赤方偏移の銀河を検出するための方法で、赤い波長に現れ、青い波長では姿を消すオブジェクトを探すことで実施します。
これは、光が広大な距離と時間を越えて旅行する際のサインです。」と、Yanと共著者の博士課程の学生であるBangzheng「トム」Sunは説明します。
この現象は、UV光が中性水素によって吸収されることで生じるスペクトル特性の「ライマンブレイク」と呼ばれるものを示します。
赤方偏移が増すと、この特徴は赤い波長にシフトします。
次に、ドロップアウト技術で特定された銀河候補の詳細を推定する段階へ進みます。
「理想的には、これを分光法を用いて行うことが求められます。
分光法は、光を異なる波長に分散させて、その銀河の特定の署名を確認するための技術です。
しかし、全ての分光データが利用できない場合、研究者たちはスペクトルエネルギー分布フィッティングという技術を使用します。
これにより、SunとYanは宇宙の銀河候補の赤方偏移を推定し、年齢や質量などの他の特性も推定することができました。
過去には、これらの非常に明るいオブジェクトが初期銀河ではなく、何か別のものであると考えられていましたが、彼らの研究結果に基づき、SunとYanはこれらのオブジェクトを再評価すべきだと考えています。
「たとえ、これらのオブジェクトの中でいくつかが初期宇宙に存在することが確認されるなら、それにより現在の銀河形成理論を修正する必要が生じるでしょう。」とYanは述べています。
最後のテストには、分光法が使用されます。
これは、研究者たちの発見を確認するための「ゴールドスタンダード」とされています。
分光法は、光を異なる波長に分け、虹のように色のスペクトルを提供します。
この技術を使って科学者は、銀河の年齢、形成方法、構成要素が何であるかを特定することができます。
「私たちのオブジェクトのうち、一つはすでに分光法によって初期銀河であると確認されています。ただし、この一つだけでは十分ではありません。
現行の理論に挑戦しているかどうかを確実に言うためには、さらなる確認が必要です。」とSunは付け加えました。
画像の出所：scitechdaily