画像クレジット：PPARC
これまで、天文学者は、星が形成されたと考えられていた宇宙の進化の初期段階で何が起こったかについて、多くのデータを見つけることができませんでした。しかし、チリのジェミニ天文台を使用して天文学者が行った新しい研究では、80億から110億年前に、予想よりも完全に形成されたいくつかの銀河が明らかになりました。彼らは原始銀河が互いに衝突するのを見ると思ったが、代わりに非常に成熟した銀河を見つけた。ブラックホールは宇宙の初期にははるかに一般的であり、銀河を急速に形成するアンカーとして機能した可能性があります。
これまで、宇宙のほとんどの星が形成されると予想されていた時代を調査するために時間を振り返ってみると、天文学者はほとんど盲目でした。この重要な宇宙の盲点は、フレデリックC.ギレットジェミニ北望遠鏡を使用して、英国の科学者を含むチームによって削除されました。若い宇宙の多くの銀河が約80〜110億年前に期待どおりに動作していないことを示しています。
驚き：これらの銀河は、宇宙の進化のこの初期段階で予想よりも完全に形成され、成熟しているように見えます。この発見は、手に負えないティーンエイジャーでいっぱいの部屋に挨拶し、手入れの行き届いた若い大人を見つけることを期待して教室に足を踏み入れた教師に似ています。
ジェミニで観測を行っているチームの共同主任研究員であるロベルトアブラハム博士（トロント大学）は、次のように述べています。 「私たちは、宇宙がかなり若かったときに、宇宙の星の大部分がすでに配置されていることを確認しています。この過去を垣間見ると、銀河の進化におけるこの初期の時代に何が起こったのかを再考する必要があることがはっきりとわかります。理論家たちは間違いなく何かを口にするだろう！」
結果は本日、ジョージア州アトランタで開催された第203回アメリカ天文学会で発表されました。データは間もなくさらなる分析のために天文学コミュニティ全体に公開され、4つの論文がThe Astrophysical JournalとThe Astronomical Journalに掲載される予定です。
オックスフォード大学を拠点とする英国ジェミニサポートグループのリーダーであるIsobel Hook博士は、調査を実施した多国籍のジェミニディープディープサーベイ（GDDS）チームのメンバーです。彼女は技術がどのように機能するかを説明します、チームは特別な技術を使用して、これまでスペクトルと呼ばれる色の虹に分解された最も暗い銀河の光をキャプチャしました。全部で、300を超える銀河からのスペクトルが収集されました。そのほとんどは、「Redshift Desert」と呼ばれる期間内にあります。宇宙は30から60億年しかなかった時代を振り返って望遠鏡で見た、比較的未踏の期間です。古い。
これらのスペクトルは、Redshift Desertでこれまでに取得された最も完全な銀河のサンプルを表していると彼女は付け加えます。この調査は、大きく離れた4つのフィールドから大量のデータを取得することにより、ハッブル宇宙望遠鏡、ケック天文台、すばる望遠鏡、および超大型望遠鏡が過去10年間に行った過去の観測によって疑われてきた結論を引き出すための統計的根拠を提供します。
宇宙が現在の年齢の20〜40％しかなかったこの時代のかすかな銀河を研究することは、8メートルの鏡を備えたジェミニノースのような非常に大きな望遠鏡の集光能力を使用する場合でも、天文学者にとって困難な課題となります。この領域におけるこれまでのすべての銀河調査は、強い星の形成が発生している銀河に焦点を当てていたため、スペクトルを取得するのは簡単ですが、偏ったサンプルが生成されます。 GDDSは、ほとんどの星を通常の、より暗い、より大規模な銀河を含むより代表的なサンプルを選択することができました。これらの銀河は、薄暗い光からスペクトルを同軸化する特別な技術を必要とします。
「ジェミニのデータは、初期の宇宙の状態を表す銀河の大部分をカバーする、これまでに行われた最も包括的な調査です。これらは、星形成からのエネルギーのある光の欠如のために実際に研究するのがより難しい巨大な銀河です。これらの高度に発達した銀河は、星を形成する若者がいなくなってしまったのですが、実際には存在しないはずです。
この問題を理解しようとする天文学者は、すべてを検討する必要があるかもしれません。 「この発見を理解するために、既存のモデルを微調整する必要があるのか、新しいモデルを開発する必要があるのかは不明です」と調査の3人目の共同主任調査官であるパトリックマッカーシー博士（カーネギー研究所の観測所）は述べました。 「ジェミニのスペクトルから、これらが実際に非常に成熟した銀河であることは非常に明白であり、ダストを覆い隠すことの影響は見られません。明らかに、銀河の初期の生命について、私たちが理解していないいくつかの主要な側面があります。ブラックホールは、初期の宇宙で考えていたよりもはるかにユビキタスであり、初期の銀河形成に種をまくのに大きな役割を果たした可能性さえあります。」
間違いなく支配的な銀河進化理論は、この初期段階の銀河の集団は進化のビルディングブロックによって支配されているはずであると仮定しています。階層モデルと呼ばれ、この研究で研究されたような通常から大規模な銀河はまだ存在せず、代わりに大きな銀河が成長した活動の局所的な蜂の巣から形成されると予測しています。 GDDSは、これが事実ではない可能性があることを明らかにしています。
この調査のスペクトルは、星によって生成された重金属（「金属」と呼ばれる）による星間ガスの汚染を決定するためにも使用されました。これは銀河の恒星進化の歴史の重要な指標です。研究のこの側面を研究したサンドラサヴァリオ（ジョンズホプキンス大学）は、次のように述べています。「私たちの宇宙の解釈は、それを観察する方法に強く影響されます。 GDDSは非常に弱い銀河を観測したため、ほこりの存在によって部分的に覆い隠されていても、星間ガスを検出できました。星間ガスの化学組成を調べたところ、調査の銀河は予想よりも金属が豊富であることがわかりました。」
カルテックの天文学者であるリチャードエリス博士は次のようにコメントしています。「ジェミニディープディープサーベイは、技術的にも科学的にも非常に重要な成果です。調査は、宇宙の歴史の主要な期間中に、銀河の新しく価値のある国勢調査を提供しました。これは、これまで、特に銀河集団の静止成分について研究することが困難であったものです。」
Redshift Desertで観測を行うことは、過去10年間、現代の天文学者を苛立たせてきました。天文学者はRedshift砂漠にたくさんの銀河が存在している必要があることを知っていますが、それらの多くから良いスペクトルを得ることができなかったため、それは単なる「砂漠」です。問題は、これらの銀河を研究するために使用された主要な分光学的特徴が、地球の夜間の大気のかすかな、自然な、あいまいな輝きに対応する光学スペクトルの一部への宇宙の拡大により、赤方偏移されているという事実にあります。
この問題を克服するために、「ノッドアンドシャッフル」と呼ばれる高度な技術がジェミニ望遠鏡で使用されました。 「ノッドアンドシャッフルテクニックを使用すると、夜空のかすかな自然光をすくい取り、その下にある銀河の微妙なスペクトルを明らかにすることができます。これらの銀河は、この空の輝きよりも300倍も暗いです」とチームの一部であり、データの多くを入手したジェミニの天文学者であるキャシーロス博士は説明します。 「これは、電子光検出器からの信号に含まれる「ノイズ」または汚染レベルを根本的に低減する非常に効果的な方法であることが証明されています。」
各観測は約30時間に相当し、ほぼ100のスペクトルを同時に生成しました。プロジェクト全体で、合計120時間を超える望遠鏡の時間が必要でした。 「これは空での貴重な時間の多くですが、私たちが宇宙の理解における重大な20％のギャップを埋めるのを助けてくれたと考えると、それは十分に費やされた時間でした」と開発したGlazebrook博士は付け加えます数年前の英国オーストラリア観測所でのかすかな銀河観測のためのジョス・ホーソンとのノッドとシャッフルの使用。
Redshift Desertでの以前の研究は、必ずしも主流のシステムを代表しているわけではない銀河に集中してきました。この研究では、強い紫外線を放出するスターバースト銀河がオーバーサンプリングされないようにするために、Las Campanas Infrared Surveyのデータに基づいて銀河を注意深く選択しました。 「この研究は、スペクトルの赤い端を研究できたという点で独特であり、これは古い星の年齢について教えてくれます」とアブラハム博士は言います。 「ジェミニでは、通常の曝露の約10倍の信じられないほど長い曝露を引き受けました。これにより、通常の場合よりもはるかに暗い銀河を見て、派手な若い銀河だけでなく、星の大部分に焦点を合わせることができます。これにより、銀河がどのように進化しているかを解明することがはるかに簡単になります。若い天体を研究し、古い天体が銀河の進化の物語にあまり貢献していないと仮定して、私たちはもはやそれを推測していません。そこには古い銀河がたくさんあることがわかりましたが、それらを見つけるのは本当に難しいのです。」
元のソース：PPARCニュースリリース
