宇宙の再イオン化がいつ起こったかを正確に特定しようとする天文学者たちは、ビッグバンから約8億年後のいくつかの初期の銀河を発見しました。 1つの銀河の年齢は、ビッグバンから7億7800万年後の特徴的な中性水素サインによって確認されました。この発見は、その時点でのいわゆるドロップアウト銀河の最初の年齢確認であり、再イオン化時代が始まった可能性が高い時期を特定しています。
再電離期間は、天文学者が観測できる最も昔の時代です。 137億年前のビッグバンは、熱く濁った宇宙を作り出しました。約40万年後、温度が下がり、電子と陽子が結合して中性水素が形成され、夜明けが晴れた。ビッグバンから10億年前の少し前に、中性水素が最初の銀河で星を形成し始め、それがエネルギーを放射し、水素をイオン化に戻しました。ビッグバン直後の初期の濃厚なプラズマスープではありませんが、この星の形成によって再電離時代が始まりました。
天文学者はビッグバンから約10億年後にこの時代が終わったことを知っていますが、それが始まったとき、彼らはそれを逃れました。
私たちは「ドロップアウト」銀河を探します」と、再電離時代を振り返って天文学者の米国と日本のチームを率いた大内正美は言いました。 「私たちは次第に赤くなるフィルターを使用して、増加する光の波長を明らかにし、どの銀河が消えるか、またはそれらのフィルターを使用して作成された画像の「ドロップアウト」を監視します。古くて遠い銀河は次第に赤くなるフィルターの「ドロップアウト」と特定の波長で銀河の距離と年齢を知ることができます。この研究の違いは、以前の100倍以上の領域を調査した結果、初期の銀河のサンプル（22）が過去の調査よりも多かったことです。さらに、1つの銀河の年齢を確認することができました」と彼は続けました。 「すべての銀河は同じドロップアウト手法を使用して発見されたため、それらは同じ年代である可能性が高いです。」
大内氏のチームは、8.3メートルのすばる望遠鏡の広視野カメラの赤感度に特注の超赤色フィルターとその他の独自の技術的進歩を使用したため、このような大規模な調査を行うことができました。彼らは、2006年から2009年にかけて、Subaru Deep FieldとGreat Observatories Origins Deep Survey Northフィールドで観測を行いました。次に、彼らの観察結果を他の研究で収集されたデータと比較しました。
天文学者は、宇宙が瞬間的に再イオン化を受けたのか、それとも時間の経過とともに徐々に再イオン化されたのか疑問に思っていましたが、さらに重要なのは、宇宙が再イオン化を開始したときに隔離しようとしたことです。銀河の密度と明るさの測定は、星形成率を計算するための鍵です。天文学者たちは星形成率と水素がイオン化された率を調べました。
彼らの研究やその他のデータを使用して、彼らは星形成率が、ビッグバンから8億年後から約10億年に、そしてその後に劇的に低下したことを突き止めました。したがって、彼らは、この低い星形成率のために、この初期の段階ではイオン化の速度が非常に遅くなると計算しました。
「電離率が非常に低いように見えて、NASAのWMAP衛星の主張と矛盾することに本当に驚きました。ビッグバンから6億年以内に再イオン化が始まったと結論付けた」と大内氏は述べた。 「この謎は、初期の銀河におけるより効率的な電離光子生成率によって説明されるかもしれません。巨大な星の形成は、今日の銀河よりもはるかに活発だったのかもしれません。少数の大きな星は、多くの小さな星よりも多くの電離光子を生成します」と彼は説明した。
研究はAstrophysical Journalの12月号に掲載されます。
出典：EurekAlert
