透明な宇宙の謎が解けた！

！[Quasar-J0100+2802-JWST](https://images.twnmm.com//c55i45ef3o2a/2qJAwmbGvpvtxaPcPNRGk6/1ef2210104bbb863730914c4c174cec7/Quasar-J0100_2802-JWST.jpg) *ジェームズ・ウェブリー宇宙望遠鏡からのこの画像には、約この画像の中央にあるピンク色の 6 本の光の塊は、宇宙が誕生してまだ 9 億年しか経っていないときに見られたクエーサー J0100+2802 です。 クレジット: NASA、欧州宇宙機関、カナダ宇宙機関、Simon Lilly (チューリッヒ工科大学)、柏野大一 (名古屋大学)、Jorit Matei (チューリッヒ工科大学)、Christina Ailers (MIT)、Rob Simko (MIT)、Rungmon Bordoloi (NCSU) 、ロイ・マッケンジー (チューリッヒ工科大学)、アリッサ・ペイガン (STScI)、ルアリ・マッケンジー (チューリッヒ工科大学)*

昔、宇宙がまだ若かった頃、見るのは難しかった。 ビッグバン後の最初の約 10 億年間、星と銀河の間の空間は冷却された水素ガスの雲で満たされ、すべての光が吸収されました。 その結果、もし当時知的生命体が存在していたとしたら、彼らには宇宙の暗闇しか見えず、他の星や銀河は見えないでしょう。

その後、天文学者が再電離の時代と呼ぶ時代が到来し、すべての水素ガスが加熱されて電離するにつれて不透明から透明に変わりました。 天文学者たちは、このプロセスが起こったことを知っていました（たとえそうでなかったとしても、私たちは宇宙を見ることはできません）。 しかし、これまでのところ、これがどのように起こったかについての確かな証拠はありませんでした。

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今回、スイスのチューリッヒ工科大学のサイモン・リリー率いる研究者チーム、再電離時代の輝線銀河と銀河間ガス（アイガー）は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用してこの謎を解明した。

うお座とアンドロメダ座の間の宇宙の小さな領域にウェッブ氏の焦点を当て、チームはクェーサー J0100+2802 として知られる古代の明るい天体に望遠鏡を直接向けた。クエーサーは、宇宙で最も明るい天体の 1 つです。

物語は続く

このアーティストの印象は、遠くにあるクェーサーが近くでどのように見えるかを描いています。 クレジット: ESO/M. コーンミッサー

しかし、アイガーチームはクェーサーそのものにだけ興味を持っていたわけではありません。 彼らはまた、ウェッブを使用して、クェーサーからの光が J0100+2802 から望遠鏡の機器までの経路に沿ってガスを通過するときにどのように振る舞うかを観察しました。

「クエーサーの光がさまざまなガスの塊を通って私たちに向かって進むにつれて、光は不透明なガスに吸収されるか、透明なガスの中を自由に移動します。」 NASAは言った。

ハワイの W.M. ケック天文台、ESO の超大型望遠鏡、ラス カンパナス天文台のマゼラン望遠鏡によって収集された同様の観測にウェブからのデータを追加することで、アイガー チームは、光の挙動を線に沿って見える初期の銀河の位置と一致させました。 -J0100+2802への視界。

NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡によって撮影されたこれら 6 つの銀河は、宇宙が誕生してまだ 9 億年しか経っていなかった頃の姿を現しました。 クレジット: NASA、欧州宇宙機関、カナダ宇宙機関、Simon Lilly (チューリッヒ工科大学)、柏野大一 (名古屋大学)、Jorit Matei (チューリッヒ工科大学)、Christina Ailers (MIT)、Rob Simko (MIT)、Rungmon Bordoloi (NCSU) 、ローリー・マッケンジー（チューリッヒ工科大学）。 画像処理: Alyssa Pagan (STScI) および Rawari Mackie

」[These early galaxies] 近宇宙よりも混沌としています」と、この本の筆頭著者であるチューリッヒ工科大学のジョリット・メイト氏は述べています。 一 これらの観察に基づいたチームの 3 つの論文のうち、V プレスリリース。 「ウェッブは、彼らが活発に星を形成しており、多くの超新星を発射していたに違いないことを示しています。彼らは非常に冒険的な若者を持っていました！」

その結果、各銀河は半径 200 万光年の高温でイオン化した透明なガスの覆いに囲まれていることが明らかになりました。 スケール感を表すために、私たちの銀河に最も近い大きな隣のアンドロメダ銀河は約 250 万光年離れています。

「ウェッブ博士は、これらの透明な領域が銀河の周囲に存在することを明確に示しただけでなく、私たちはそのサイズも測定しました」と、この本の筆頭著者である名古屋大学の樫野大地氏は述べた。 最後 チームによって書かれた論文のうち、図に示されているのは、 プレスリリース。 「ウェッブのデータを使用すると、銀河が周囲のガスを再電離していることがわかります。」

以下の図にまとめられているように、宇宙の最初の銀河自体が再電離の時代をもたらす役割を果たしていました。

再電離時代の 4 つの段階。 クレジット: NASA、ESA、CSA、ジョイス・カン (STScI)

銀河が星の形成と超新星による星の死を経験するとき、これらの銀河からの放射線が水素ガスを加熱してイオン化し、不透明から透明に変えます。 これらの透明なイオン化ガスの泡が膨張して融合し、光が宇宙の彼方まで伝わるようになりました。

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解決すべきさらなるパズル

この研究チームは、今日私たちが見ている透明な宇宙の最終的な原因が何であるかという疑問に答えたと同時に、初期宇宙に関する新たな謎も加わりました。

星の形成と、星が集まって銀河を形成する仕組みについての知識を考慮すると、天文学者たちは、初期の宇宙でどれだけの銀河が発見されているかについて十分に把握していると考えていました。 しかし、 ウェッブ氏が明らかにした数字 それらの期待をはるかに上回ります。

「再電離時代に存在していた銀河を数十個特定できると予想していましたが、簡単に 117 個を特定することができました」と樫野氏は説明しました。

また、ウェッブ氏が収集したデータにより、研究チームはクエーサー J0100+2802 の動力源である超大質量ブラック ホールの質量を測定することができ、その質量が太陽の質量の約 100 億倍で宇宙規模であることが判明しました。 これにより、これは初期宇宙における既知の最大の超大質量ブラックホールになります。

MIT のアンナ クリスティーナ エーラーズ、チームブックの主著者 3番目の論文、NASAへ。

「これもまた解明すべき謎だ！」

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