「可能なものを超えて」 – Web宇宙望遠鏡で神秘的な古代の銀河を発見

銀河系がどのように形成されているか、そして暗黒物質の性質についての私たちの理解は、銀河系よりも大きな恒星人口の新しい観測の後に完全に反転することができます。 天の川 110億年以上前からそのようなことは存在してはいけません。

に発表された論文 自然 JWST（James Webb Space Telescope）の新しいデータを使用して発見された内容について詳しく説明します。 結果は、115億年前に観測された初期の宇宙の巨大な銀河（宇宙赤色片が3.2）よりはるかに早い、すなわち時間的に15億年早い（約11の赤色片が）形成された非常に古い星の集団を持っていることを発見しました。 この観測は、暗黒物質が形成されるのに十分な濃度に蓄積されていないため、現在のモデリングを覆す。

Swinburne University of Technologyの著名な教授であるKarl Glazebrookは、この巨大な静止銀河の分光観測のためにJWSTを使用した研究と国際チームを率いています。

「私たちはこの特定の銀河を7年間追跡してきました。地球上で最大の2つの望遠鏡で数時間観察し、それがどれほど古くなったのかを知りました。 しかし、あまりにも赤く薄くて測定できませんでした。 結局、私たちは地球から出て、JWSTを使ってその性質を確認しなければなりませんでした。

NASAのジェームズWeb宇宙望遠鏡（James Webb Space Telescope）は、これまで宇宙に送られた最も強力な赤外線科学観測所であるハッブル宇宙望遠鏡（Hubble Space Telescope）の後継製品です。 地球から約100万マイル離れた軌道では、Webbは宇宙で最も遠い物体のいくつかを研究しています。 クレジット：NASA

銀河の形成は現代の天体物理学を支える基本的なパラダイムであり、初期の宇宙時代に巨大な銀河の数が大幅に減少すると予測しています。 非常に大量の静止銀河は今10億から20億年後に観測されました。 ビッグバン これは以前の理論モデルに挑戦します。

Glazebrookスペシャリスト教授はThemiya Nanayakkara博士、Lalitwadee Kawinwanichakij博士、Colin Jacobs博士、Harry Chittenden博士、Swinburne天体物理学、スーパーコンピューティングセンターの副教授Glenn G Kacprzakと副教授Ivo Labと共に 。

「これは、私たちが2010年に始めた赤外線空の調査を通じて、この銀河が珍しいことが確認されたことからKeckと 超大型望遠鏡 JWSTデータを処理し、このスペクトルを分析する方法を理解するために、大変な努力をした昨年まで努力しましたが、確認できませんでした。

JWSTデータのスペクトル分析を主導したTemiya Nanayakkara博士は、「私たちは今、宇宙の深いところに存在する最も古い巨大静止モンスターを確認することができるレベルを超えています」と述べています。

「これは、銀河がどのように形成され進化するかについての私たちの現在の理解の限界を超えています。 今、重要な質問は、彼らが宇宙の初期にどのように早く形成されるのか、そして残りの宇宙が星を形成するときに突然星が形成されるのを防ぐ神秘的なメカニズムは何ですか？」

国際電波天文学研究センターの西オーストラリア大学ノードの副教授クラウディア・ラゴス（アイクラ）は、研究のための暗黒物質濃度の進化の理論的モデリングを開発するために重要でした。

「銀河の形成は暗黒物質がどのように集中するかによって決まります」と彼女は言います。 「このように非常に巨大な銀河が宇宙の初期に存在することは、私たちの標準宇宙論モデルに深刻な挑戦を提起しています。 これは、私たちがこの巨大な銀河を収容するのに十分な巨大な暗黒物質構造がまだ形成される時間がないと考えているからです。 これらの銀河がどれほど一般的であるかを理解し、これらの銀河が実際にどれほど巨大であるかを理解するのに役立つためには、より多くの観察が必要です。

グレイズブルック教授は、これが暗黒物質物理学の私たちの理解のための新しい機会になることを願っています。

「JWSTは、巨大な銀河が早期に形成されるという証拠がますます増えていることを発見してきました。 今回の結果は、この現象の新しい記録を立てた。 とても印象的ですが、それはただ一つのターゲットです。 しかし、私たちはもっと多くを発見したいと思っています。

注：Karl Glazebrook、Themiya Nanayakkara、Corentin Schreiber、Claudia Lagos、Lalitwadee Kawinwanichakij、Colin Jacobs、Harry Chittenden、Gabriel Brammer、Glenn G. Kacprzak、Ivo Labbe、Danilo Marchesiniの「z〜11からの星Z. Cemile Marsan、Pascal A. Oesch、Casey Papovich、Rhea-Silvia Remus、Kim-Vy H. Tran、James Esdaile、およびAngel Chandro-Gomez、2024年2月14日、 自然。
DOI: 10.1038/s41586-024-07191-9