ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の主な機能の 1 つは、最も初期の銀河を見つけて、私たちの銀河系を拡大することです。
これらの星系ははるかに離れています宇宙で以前に観測されたすべてのオブジェクトよりも。科学者たちは、赤方偏移が 12 から 17 までの銀河について書いています。しかし、この科学的勝利の祝賀には、軟膏にはハエがあります。一部の研究者は、天体の年齢が歪められる可能性があり、その結果を慎重に検証する必要があると考えています。
どの銀河が最も遠いですか.
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が打ち上げられる前に長い間、確認された最も遠い銀河は GN-z11 でした。ハッブル望遠鏡を使って2016年に発見されました。天の川銀河の約 25 分の 1 で、質量は天の川銀河の約 1% です。同時に、その中の星形成は20倍活発に進行しました。
GN-z11 は、おおぐま座にあります。そして天体物理学者は赤方偏移を 11.1 と推定しています。これは、ビッグバンからわずか 400 年後の 134 億年前の姿を私たちが観察していることを意味します。宇宙が膨張し続けるにつれて、宇宙の銀河は互いに遠ざかっていきます。したがって、GN-z11 までの適切な距離は約 320 億光年です。
2022年春の新しい望遠鏡の打ち上げ前でも天体物理学者は、さらに遠い候補である HD1 の発見を発表しました。すばる宇宙望遠鏡と地上観測所からの観測によって発見されました。分光法によると、その赤方偏移は 13.27 で、これは 135 億光年の距離に相当します。そして銀河自体は現在、地球から334億光年離れています。
最初のデータの公開からわずか 1 週間後ジェームズ ウェッブ望遠鏡で、ハーバード スミソニアン天体物理学センターの研究者は、暫定的に 13 に赤方偏移した GLASS-z13 銀河の発見を発表しました。これはビッグバンから約 3 億年後のことです。 1 週間後、赤方偏移が 14、さらには 16.7 の銀河に関するメッセージが受信されました。これが本当なら、これらの銀河はビッグバンから約 2 億年後に存在していたことがわかります。
確かに、これらの結果はすべて暫定的なものです。これまでのところ、これらの赤方偏移の値は確認されていません。これらの銀河までの距離を確立するには、分光分析が必要になります。
ハッブル宇宙望遠鏡で見た銀河 GN-z11。画像: NASA、ESA、P. Oesch (イェール大学)、G. Brammer (STScI)、P. van Dokkum (イェール大学)、G. Illingworth (カリフォルニア大学サンタクルーズ校)
新しい銀河はどのように発見されるのですか?
彼らの仕事では、科学者はさまざまな方法を使用しました。たとえば、ミズーリ大学コロンビア校の天体物理学者は、大規模な銀河団 SMACS J0723 によって作成された重力レンズ効果を使用しました。巨大な物体は光の動きをゆがめ、通常の光学望遠鏡のレンズのように遠くの物体を拡大します。この方法を使用して、科学者は少なくとも 11 の赤方偏移を持つ 88 の候補銀河を発見しました。研究者によると、そのうちのいくつかは最大 20 の赤方偏移を持つ可能性があります。
他の科学者は、さまざまな画像を分析しました重力レンズの効果が使用されなかった空の領域。これらの画像は、宇宙進化早期放出科学 (CEERS) 研究の一部であり、望遠鏡の近赤外線カメラ (NIRCam) によって撮影された空の 10 の異なる領域の画像で構成されています。
遠方の実年齢を確認するにはオブジェクトには、オブジェクトからの光をスペクトルに分割する分光分析が必要です。これを行うために、科学者はジェームズ ウェッブ望遠鏡の近赤外線分光器 (NIRSpec) と宇宙望遠鏡の中間赤外線装置 (MIRI) を使用します。
銀河団 SMACS J0723 の画像における重力レンズ効果。画像: NASA、ESA、CSA、STScI
赤方偏移とは？
初期宇宙の研究では、主に科学者が使用する指標は赤方偏移です。オブジェクトが私たちから遠ざかる速さを理解するのに役立ちます。観測者から遠ざかる蒸気機関車や船の信号音が低くなるように、遠ざかる物体からの光波も変化します。
宇宙は常に膨張し続けているということは、遠方の銀河は地球から遠ざかっています。赤方偏移では、遠ざかる物体からの電磁放射の波長が増加します。これは、スペクトルのすべての詳細が赤色の領域に向かってシフトすることを意味します。
銀河が遠ければ遠いほど、私たちはそれを早く見ることができ、宇宙の膨張により、その光はさらに伸びました。その結果、熱い若い星からの青色光と紫外光は、135 億年後の私たちには赤外線のように見えます。
ジェームズ・ウェッブ望遠鏡には、赤外線範囲のさまざまな部分の放射線を検出する高感度の機器が装備されているため、宇宙初期の放射線を捉えることができます。
赤と青のシフト。画像: Aleš Tošovský、CC BY-SA 3.0、ウィキメディア コモンズ経由
最初の結果が間違っている可能性があるのはなぜですか?
予備研究はに基づいています単一の観察であり、不正確な場合があります。たとえば、ビッグバンから数十億年後に存在したほこりの多い星形成銀河は、記録破りの遠い銀河になりすますことができます。さらに、銀河から放出された光は、他の天体によって歪められる可能性があります。
たとえば、赤の度合いに基づいてCEERS-DSFG-1 銀河が James Webb の画像に現れ、天文学者は 17 から 18 への赤方偏移を決定しました。これは、ビッグバンから 2 億 2000 万年後に見られることを意味します。しかし、日本の天文学者は、NOEMA サブミリ波望遠鏡を使用して同じ銀河を見つけ、大量の塵が含まれていることを示しました。
ほこりは、より短い青い波長を吸収しますスターライト、より長くて赤いものを許可します。これは、地球から肉眼で観察すると、そのような銀河がより赤く見えることを意味します。塵の影響を考慮して観測結果を調整した後、科学者は実際の赤方偏移が約 5 にすぎないことを示しました。これは、銀河がビッグバンから 13 億年後に見えることを意味します。
望遠鏡の画像の中の銀河 CEERS-DSFG-1「James Webb」と NOEMA 観測を等高線として重ね合わせたもの。右側は、さまざまなフィルターを通して候補を表示した場合の外観です。短波長フィルターでは表示されませんが、赤色のフィルターではより目立ちます。画像: J. Zavala 他
研究者は同様の結果に達しました候補銀河CEERS-1749を研究しています。彼らはこの発見をシュレディンガー銀河と呼んだ。問題は、その赤方偏移が 5 または 17 のいずれかに等しくなる可能性があることです。離れた別の銀河について話している場合、これは最も遠い既知の同様のシステムの 1 つであり、クラスターの一部である場合は、ビッグバンから 10 億年後の話です。すべては、新たな研究によって明らかになるでしょう。
確認されているかどうかに関係なく宣言された記録、新しい発見は、初期の宇宙の開発のプロセスを理解するために重要な貢献をするでしょう.赤方偏移が約 5 の「近い」遠方の銀河でさえ、新しいデータを開くことができます。
星間塵はサイクルの副産物です星の誕生と死。赤方偏移に影響を与えるには、そのような塵がたくさんある必要があります。これは、そのような銀河では非常に集中的な星形成が起こることを意味します。以前は、科学者はそのようなプロセスについて知りませんでした。
宇宙の生命のさまざまな時期からの多数の遠方の銀河は、最初の星系がどのように形成され発展したかを理解するのに役立ちます.
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