天文学者は、ビッグバン後わずか2億5000万年の星を発見した

The Great Silence (六月 2019).

Anonim

ビッグバンの後でさえ、星の第一世代は、酸素、炭素、窒素などの基本元素で星間媒質をゆっくりと豊かにする原始銀河の化学構造を変え始めました。 これらの共通要素の最も初期の痕跡を見つけることは、私たち自身も含めて、銀河の化学進化について重要な光を放つだろう。

アタカマ大型ミリメートル/サブミリ波アレイ(ALMA)の新しい観測は、地球から132億8000万光年の記録的な距離で、銀河から来る酸素のかすかな、兆候を示しています。宇宙はわずか5億年前、現在の年齢は4パーセント未満だった。

検出可能な酸素の痕跡を含むようなMACS1149-JD1と呼ばれるこのような若い銀河にとっては、ビッグバンから2億5000万年後の早い時期に星を鍛造していたに違いない。 これは、宇宙の歴史の中では例外的に早く、豊かな化学環境が急速に進化したことを示唆しています。

Nature 誌に掲載された研究論文の執筆者であり、大阪産業大学と国立天文台の研究者である橋本拓也は、「私は最も遠い酸素の信号を見ることに興奮していました。

ボルチモアのジョンズ・ホプキンス大学の天文学者、宇正は、この銀河の発見をハッブル宇宙望遠鏡で行い、その距離を見積もったと語った。「これは非常に遠い極端に若い銀河です。 また、ALMAの研究チームのメンバーです。 「ALMAが、特定の要素の指紋である輝線を、このような記録的な距離で検出したことは、本当に目覚しいものです。

ビッグバンに続いて、宇宙の化学組成は厳密に制限され、酸素のような元素の痕跡もなかった。 若い宇宙に星の心臓で鍛えられた酸素、炭素、および他の元素の検出可能な量を播種するには、数世代にわたる星の誕生と超新星が必要です。

超新星によって彼らの恒星炉から解放された後、これらの酸素原子は星間空間に進入した。 そこで彼らは過熱され、巨大な星からの光と放射線によって電離された。 これらの熱いイオン化した原子は赤外光で明るく輝きます。 この光が地球に広大な宇宙距離を移動するにつれて、宇宙の拡大によって伸び、最終的にALMAが検出して研究するように特別に設計されたミリメートル波長の光に変わりました。

この赤外線からミリメートルまでの正確な波長の変化を測定することにより、酸素のこの兆候が私たちに届くまでに132億8000万光年を費やし、これまでどんな望遠鏡でも検出された酸素の最も遠い兆候となりました。 この距離の推定値は、ヨーロッパ南部天文台の超大型望遠鏡による銀河の中性水素の観測によってさらに確認された。 これらの観測は、MACS1149-JD1が正確な距離測定を行う最も遠方の銀河であることを独自に検証しています。

その後、NASA / ESAハッブル宇宙望遠鏡とNASAのスピッツァー宇宙望遠鏡で撮影した赤外線データを使って、銀河の星形成履歴を再構成しました。 観測された銀河の明るさは、星形成の開始がもう2億5千年前のモデルによってよく説明されています。 このモデルは、最初の星が点火された後、星形成が不活性になったことを示しています。 その後、ビッグバンから5億年後のALMA観測の時代に復活しました。

天文学者たちは、星形成の最初の爆発が銀河からガスを吹き飛ばしたことを示唆しています。 その後、ガスは銀河に戻って、星形成の第2の爆発につながった。 2番目のバーストの大規模な新生児の星は、星の間の酸素をイオン化した。 ALMAで検出されたものです。

「MACS1149-JD1の成熟した恒星の人口は、現在の望遠鏡で見ることができるものを超えて、さらに早い時期に星が形成されたことを意味しています。これは最初の銀河が現れたときに「宇宙の夜明け」を見つけるのに非常に興味深い影響を与えます。ロンドン大学/トゥールーズ大学の研究者であり、研究チームのメンバーでもあるラポルテ(Laporte)。

「私は、ALMAとJames Webb宇宙望遠鏡の将来の組み合わせが、星や銀河の第一世代の探査にさらに大きな役割を果たすと確信しています。

ALMAは最も遠い酸素の記録を何度か記録しています。 大阪産業大学の井上明夫らは、2016年にALMAを用いて131億光年の酸素信号を発見した。 数ヵ月後、ロンドン大学のNicolas Laporteは、132億光年離れた場所で酸素を検出するためにALMAを使用しました。 今、2つのチームが1つに統合され、この新しい記録を達成しました。 これは、科学研究の最前線の競争力と協調性を反映しています。

「この発見により、我々は宇宙星形成の歴史の初期段階に到達することができた」と橋本は述べた。 「私たちは、宇宙のさらに遠い場所で酸素を見つけ出し、人間の知識の地平線を広げることを熱望しています。

この研究は、T. Hashimoto et al。が「 Nature 」誌に掲載するための論文「ビッグバン後2億5, 000万年後の星形成の開始」に掲載されています。

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