宇宙の夜明けを照らす銀河の集団—ジェイムズ・ウェッブが捉えた再電離の痕跡
ビッグバンからわずか500百万年以内の初期宇宙に、異常に密集した銀河群が存在することを、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）のデータを用いた研究チームが発見した。ハーバード・スミソニアン天体物理学センター（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian）のZihao Wuが率いるこの研究は、宇宙の再電離現象を理解するうえで重要な手がかりを提供している。
赤方偏移10.5における異例の銀河密度
JWSTの深宇宙調査プロジェクト「JADES（ジェイムズ・ウェッブ高赤方偏移銀河深層サーベイ）」のデータから、研究チームが報告した論文『JADES: A Prominent Galaxy Overdensity Candidate within the First 500 Myr』（『Astrophysical Journal』掲載）によると、赤方偏移z≈10.5の領域で18個の銀河からなる密集集団が確認された。
この領域の銀河数密度は、周辺フィールドの平均値の4倍に達する。GOODS-S視野内のこの過密領域は、比較対象となる明るさの銀河の3分の1を占め、星形成率では周辺領域の約50パーセントを占める。周囲の銀河よりも密度が高いだけでなく、これらの銀河は互いに近い伴銀河や下部構造を多く持っており、研究チームはこうした特徴が相互作用の証拠と考えている。
電離バブルの形成を示唆するライマンアルファ放射
この銀河集団で観測された最も注目すべき現象は、ライマンアルファ放射（Lyman-alpha transmission）の検出である。ライマンアルファは水素が電子のエネルギー喪失時に放出する紫外線スペクトルで、星形成銀河からは通常期待される現象だ。しかし初期宇宙でこの放射を観測することは理論上ほぼ不可能とされてきた。ライマンアルファ光子は中性水素に極めて散乱されやすく、再電離が完了する以前は星間媒質の中性水素によってブロックされるか少なくとも大幅に減衰するはずだったからだ。
研究チームが特に興味深いと指摘するのは、このライマンアルファ放射が空間的に変動していることである。銀河集団の中心付近で放射量が高く、周辺に向かうにつれて減少するというパターンが検出された。この分布は「半径約6共動メガパーセク（cMpc）の電離バブルが形成されている可能性と一致する」と研究者たちは説明している。光子がバブルの境界に到達する際にのみ可視化されているこの現象は、早期宇宙における再電離の最初の兆候をとらえた可能性を示唆しているのである。
出典: Universe Today
