天文学者たちは、これまでで最も遠い星を発見しました。 どのくらい過去まで遡ることができるでしょうか?

ハッブル宇宙望遠鏡が観測した これまでに見た最も遠い星: アーレンデルとは明けの明星を意味します。エレンデルの質量は太陽の 50 倍、明るさは数百万倍ですが、通常、私たちはそれを見ることができません。私たちがそれを見ることができるのは、その星とその前にある大きな銀河団が重力によって星からの光を曲げ、より明るく、より焦点を合わせ、本質的にレンズを形成しているためです。

天文学者は、私たちが遠くの物体を見るとき、深い過去を見ます。光は一定の速度 (毎秒 3 × 10⁸ メートル) で伝わるため、物体が遠くなるほど、光が私たちに届くまでに時間がかかります。非常に遠い星から光が私たちに届くまでに、私たちが見ている光は何十億年も経っている可能性があります。そこで私たちは過去に起こった出来事を調べています。

私たちが星の光を観察するとき、私たちは12.9億年前にその星から発せられた光を見ていることになります。これをルックバックタイムと呼びます。それはビッグバンからわずか900億年後のことです。しかし、この光が私たちに届くまでに宇宙も急速に膨張したため、エレンデルは現在私たちから 28 億光年離れています。

さて、ハッブルの後継者は、 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST)、 配置されています 私たちが見ることができるように「重力レンズ」を形成するようにうまく整列している星は多くないかもしれませんが、より古い星さえも検出できるかもしれません。

さらに過去を見るには、物体が非常に明るい必要があります。そして、私たちがこれまでに見た最も遠い天体は、最も大きくて最も明るい銀河です。最も明るい銀河は、クェーサーを含む銀河です。 超大質量ブラックホール――彼らの中では。

1998 年以前には、最も遠くに検出されたクエーサー銀河のルックバック時間は約 12.6 億年でした。ハッブル宇宙望遠鏡の解像度の向上により、ルックバック時間は 13.4 億年に増加しました。JWST を使用すると、これがおそらく 13.55 億 XNUMX 億年に改善されると予想されます。 銀河 そして星。

星が形成され始めたのは数億年後です。 ビッグ・バンと呼ばれる時代に、 宇宙の夜明け。私たちは、宇宙と銀河がどのように形成されたかについての理論を裏付けることができるので、宇宙の夜明けの星々を見たいと思っています。そうは言っても、研究によると、望遠鏡で最も遠くにある天体、つまり宇宙を望むほど詳細に見ることは決してできないかもしれません。 基本的な解像度の制限がある場合があります.

なぜ振り返るのか？

JWST の主な目的の 100 つは、ビッグバンから 250 億年から XNUMX 億 XNUMX 万年後と考えられている初期宇宙がどのようなものか、また初期の星や銀河がいつ形成されたかを知ることです。そして幸運なことに、ハッブルや JWST が管理できるよりもさらに遡ることで、これに関するヒントを得ることができます。

星の光ではありませんが、13.8 億年前の光を見ることができます。当時は星はありませんでした。私たちが見ることができる最も遠い光は、 宇宙マイクロ波背景 (CMB) はビッグバンの名残の光で、私たちが宇宙に誕生してからわずか 380,000 万年後に形成されます。

CMB が形成される前の宇宙には、正の陽子 (現在は中性子とともに原子核を構成している) と負の電子、および光の荷電粒子が含まれていました。光は荷電粒子によって散乱され、宇宙は霧のスープになった。宇宙が膨張するにつれて冷却され、最終的には電子が陽子と結合して原子を形成しました。

粒子のスープとは異なり、原子は電荷を持たないため、光はもはや散乱せず、宇宙を直線的に移動することができます。この光は今日私たちに届くまで宇宙を旅し続けています。宇宙が膨張するにつれて光の波長は長くなり、現在ではマイクロ波として見られています。この光は CMB であり、空のすべての点で均一に見ることができます。 CMB は宇宙のあらゆる場所に存在します。

CMB の光は、私たちがこれまでに見た中で最も古い時代に遡りますが、その光は散乱され、宇宙が不透明だったため、私たちは以前の光を見ることができません。

しかし、いつかはCMBの向こう側も見えるようになる可能性はある。これを行うには光を使用することはできません。使用する必要があります 重力波。これらは時空そのものの構造のさざ波です。宇宙のごく初期の霧の中で形成されたものであれば、今日の私たちに到達する可能性があります。

2015年、重力波 検出されました LIGO検出器を使用した2つのブラックホールの合体から。たぶん次の世代 宇宙ベースの重力波検出器2037年に打ち上げられる予定のイーサの望遠鏡リサなどは、13.8億年前にCMBが形成される前の非常に初期の宇宙を見ることができるだろう。

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画像クレジット: ハッブルによるエレンデルの眺め。 科学: NASA、ESA、ブライアン・ウェルチ (JHU)、ダン・コー (STScI)。画像処理: NASA、ESA、Alyssa Pagan (STScI)

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• 出典: https://singularityhub.com/2022/04/07/scientists-just-spotted-the-most-distant-star-yet-how-much-further-back-in-time-could-we-see/