左側の画像は、ボーテスフィールドと呼ばれる私たちの空の一部を赤外光で示していますが、右側の画像は、NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡が同じ空の領域で捉えた神秘的な背景の赤外光を示しています。クレジット：NASA / JPL-Caltech
赤外線望遠鏡で全天に渡って見られる神秘的な放射の輝きの原因は何ですか？その答えは、天文学の分野で比較的新しい概念の組み合わせにあるかもしれません。銀河から追い出されたならず者の星は、銀河を取り囲むと理論化されている暗黒物質ハローに埋め込まれている場合があります。これらの暗黒物質ハローは、以前はそれらの重力効果を観察することによって間接的にのみ検出されていましたが、謎の背景放射の放射源を保持している可能性もあります。
「私たちの空の赤外線背景の輝きは大きな謎でした」と本日ジャーナルNatureで発表された新しい研究の筆頭著者であるカリフォルニア大学アーバイン校のAsantha Cooray氏は述べています。 「この光が銀河の間に残る星からのものであるという新しい証拠があります。個々に、星は見えないほど薄暗いですが、私たちはそれらの集合的な輝きを見ていると思います。」
集合的な輝きは、宇宙に浸透している暗黒物質ハローの「インターハロ」からのものであり、観測された光の量が既知の銀河から放出された光の量を超える理由の大きな問題に答えるかもしれません。
「銀河は、銀河よりもはるかに大きい暗黒物質ハローに存在します。銀河が形成されて合体すると、暗黒物質のハローが大きくなり、星とガスがハローの真ん中に沈みます」と、UCLAのエドワードL.（ネッド）ライト氏と、スピッツァー宇宙望遠鏡を使用したチームのメンバーは、赤外線の光源を探します。 「私たちが言っているのは、1000分の1の星はそれを行わず、代わりに暗黒物質のように分布することです。暗黒物質はよく見えませんが、実際にはいくつかの星が含まれていることを提案しています。銀河の明るい部分の星の数の1/10だけです。千の星の1つが目に見える銀河から取り除かれ、暗黒物質のように分布します。」
ダークマターハローは完全に暗いわけではない、とライト氏は語った。 「中央の銀河にある星の1/10パーセントのごく一部がハローに広がっており、これが私たちが見る変動を生み出す可能性があります。」
銀河の大きなクラスターでは、天文学者はハロー内光のパーセンテージが20％とはるかに高いことを発見したとライト氏は語った。
この研究では、Cooray、Wright、および同僚がスピッツァー宇宙望遠鏡を使用して、星座ブーテスの空の領域の赤外線マップを作成しました。光は100億年の間私たちを旅してきました。
NASAの広視野赤外線調査エクスプローラー（WISE）ミッションの主任研究員でもあるライトは、「ハローのこの光は空のいたるところに発生しており、他では測定されていなかったと思われます」と語った。
「赤外線の背景の起源を本当に理解できれば、宇宙のすべての光がいつ生成され、どれだけ生成されたかが理解できます」とライト氏は語った。 「宇宙におけるすべての光の生成の歴史は、この背景にエンコードされています。ほとんどの星が作成されたのと同時に存在していた銀河のぼやけたエッジによって、約100億年前に変動が生じていると言っています。」
スピッツァー画像では、光がしみのあるパターンで表示されます。
新しい発見はこの夏に出された研究と矛盾しています。 NASAのゴダード宇宙飛行センターのアレクサンダー「サーシャ」カシュリンスキーと彼のチームは、スピッツァーと同じ空のパッチを見て、最初の星や銀河から異常なパターンを作る光を提案しました。
新しい研究では、Coorayと同僚は、Bootesフィールドと呼ばれる空の大部分のデータを調べ、地球全体の50の衛星に相当する弧をカバーしました。これらの観察結果は、カシリンスキーグループの研究による観察結果ほど敏感ではありませんでしたが、より大きなスケールで研究者は背景の赤外光のパターンをよりよく分析できました。
カリフォルニア州パサデナにあるNASAのジェット推進研究所の共著者であるダニエルスターン氏は、「SpitzerでBootesフィールドを250時間調べました」と語っています。「かすかな赤外線の背景の研究は、調査の中心的な目標の1つであり、慎重に設計しました何が背景の輝きを引き起こすのかという重要で挑戦的な質問に直接取り組むための観察。」
チームは、赤外光の光のパターンは、最初の星や銀河の理論やコンピューターシミュレーションと一致しないと結論付けました。研究者たちは、その輝きは明るすぎて、現在の私たちの周りにある銀河ほど大きくも数も多くないと考えられている最初の銀河からのものであるとは言いません。代わりに、科学者たちは「クラスター内」または「ハロ内」の星明かりの理論に基づいて、しみのある光を説明する新しい理論を提案します。
チームは、これらの発見を確認するにはさらに調査が必要であり、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡が役立つはずであると付け加えました。
「ジェームズウェッブ望遠鏡の鋭い赤外線視力は、最も初期の星や銀河の一部だけでなく、近くの銀河の郊外に潜む迷子の星も直接見ることができます」とNASA本社のJWSTの副プログラムマネージャー、エリックスミスは述べましたワシントンで。 「最終的に、背景の赤外光を構成する謎の物体が露出する可能性があります。」
出典：NASA、UCLA
