今年初めにジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のほぼ完璧な鏡に光子群が衝突したとき、それらは 13.4 億年もの間宇宙を旅していた。 その光は、私たちが知っていること、目にすることすべての誕生が、宇宙的な意味でまだ最近の歴史であったときに、遠く離れた銀河から放たれました。 エンシェントは本当にそれを正当化するものではありません。
ウェッブの最初のディープ フィールド画像 — 銀河がぎっしり詰まった空の非常に小さな斑点の赤外線記録 —天文学者の間で争奪戦を引き起こした 視界にある最古の銀河を見つける。 ハッブル宇宙望遠鏡は、宇宙が誕生してわずか 400 億年だった頃から銀河を観測した既存の記録を保持していました。 ウェッブのより大きな鏡とスペクトルの赤外線部分を見る能力は、より良い結果をもたらすように設計されました。
金曜日に、ウェブの XNUMX つの機器、NIRcam と NIRspec の製作者の共同研究者である JADES として知られる科学者チームが、これまでで最も古い銀河の観測を確認したと発表したとき、この望遠鏡はその気概を証明しました。
「初めて、ビッグバンからわずか 350 億 XNUMX 万年後に銀河を発見しましたが、その素晴らしい距離に絶対の自信を持っています。」 と カリフォルニア大学サンタクルーズ校の Brant Robertson 氏は、NIRCam 科学チームのメンバーであり、この研究に関する最近の論文の共著者です。
天文学者はまず、非常に感度の高い赤外線カメラである Webb の NIRcam 装置からのデータを分析することによって、候補のリストを作成し始めました。 ウェッブの最初の画像が公開された直後に、非常に古い銀河の話がウェブにヒットしました。
しかし、NIRcam の観測により、詳細な調査に値するターゲットの豊富な集団が明らかになりましたが、公式の確認には詳細な分光分析が必要でした。
「より近い銀河が非常に遠い銀河になりすます可能性は非常に高い」と、イギリスのハートフォードシャー大学の天文学者で共著者のエマ・カーティス＝レイクは述べた。
NIRspec のおかげで、最近の XNUMX つの研究 (こちら および こちら)、チームは、さまざまな候補について、これらの信じられないほど暗い初期銀河の距離と年齢を確認するためのゴールド スタンダードである分光分析を行うことができました。 どちらの研究もまだ査読されていませんが、調査結果はハッブルの記録を上回る可能性があります。
観測された一片の空は、「腕の長さで保持されたポンド硬貨の」女王の目のサイズとほぼ同じです、リバプール・ジョン・ムーアズ大学のRenske Smit 言われ BBC. その眼の中には、およそ 100,000 万個の銀河があり、それぞれが何十億年も前の瞬間に捉えられています。
宇宙の始まりに近い銀河の年齢を測定するために、科学者はその「赤方偏移」を測定します。 光が移動すると、宇宙の膨張によってその波長が引き伸ばされ、スペクトルのより赤い部分に引き込まれます。 最も古い光の一部は、可視スペクトルから赤外線に引き伸ばされてきました。これは Webb の専門分野です。
最も古い銀河は赤外線で見えるだけでなく、銀河間水素の散乱により特定の点でスペクトルが途切れます。 より大きな赤方偏移で移動するこのカットオフを示すかすかな赤外線銀河は、候補のプールを埋めました。 その後、チームは NIRspec を使用して、そのうちの 28 個に 250 時間の観測時間を割きました。 この詳細な分光分析には、特定の原子の特徴が含まれ、赤方偏移が特定されました。
10 つの銀河は、赤方偏移が 13 を超えており、非常に古いことが判明しました。 チームによると、これらの銀河は小さく、太陽質量の 330 億倍にすぎず、年齢が 100 億年未満の若い星で構成されています。 対照的に、天の川には少なくとも 4.6 億個の星があり、太陽は約 10 億歳であると考えられています。 小さいサイズにもかかわらず、チームは、これらの初期の銀河は驚異的な速度で星を生成したと述べています。これは、現在の近い同じサイズの銀河よりも XNUMX 倍も速い速度です。
これらの銀河は現在、分光学的に確認された最古の銀河の記録を保持しているように見えますが、タイトルは長く続かないかもしれません. まだ確認を待っていますが、科学者たちは Webb によってすでに捕捉されたいくつかの銀河がさらに古いと推定しており、Webb はビッグバンから 100 億年後という早い時期から光を見るように設計されていました。
科学者たちは、最も初期の星や銀河を研究することによって、 もっと学びたい 銀河の形成について調べ、再電離として知られる宇宙の進化の期間を特定することを目的としています。再電離は、最初の星の強い光が水素とヘリウムから電子を奪って周囲のガスを電離したときです。 これらの 100 つの銀河の星は 230 億年も前に形成され始めた可能性があるため、この第 XNUMX 世代の星はビッグバンから約 XNUMX 億 XNUMX 万年後にさかのぼる可能性があります。
「これらの測定により、銀河の固有の明るさを知ることができ、それらがいくつの星を持っているかを知ることができます」とロバートソンは言いました. 「これで、銀河が時間の経過とともにどのように組み合わされるかを実際に調べ始めることができます。」
画像のクレジット： NASA、ESA、CSA、およびSTScI
