私たちの宇宙がどのようになってきたかを学ぶために、科学者たちは宇宙の非常に深いところに（したがって、非常に昔に）探査しました。最終的に、彼らの目標は、私たちの宇宙で最初の銀河がいつ形成され、それらが宇宙の進化にどのような影響を与えたかを決定することです。これらの最も初期の地層を見つけるための最近の取り組みは、地球から最大130億光年、つまりビッグバンから約10億年の距離を調査しています。
これから、科学者は初期の銀河が周囲の物質にどのように影響したか、特に中性原子の再イオン化を研究できるようになりました。残念ながら、ほとんどの初期の銀河は非常に暗いため、内部の研究は困難です。しかし、天文学者の国際チームが実施した最近の調査のおかげで、より明るく、巨大な銀河が発見され、初期の銀河がどのようにして再イオン化につながったかを明確に見ることができました。
彼らの発見を詳述する研究は、タイトルは「で発見された巨大なほこりっぽい星形成銀河のISM特性 z 〜7インチ、最近発行された 天体物理ジャーナルの手紙。ドイツのボンにあるマックスプランク電波天文研究所の研究者が率いるチームは、南極望遠鏡（SPT）-SZ調査とALMAのデータを利用して、130億年前（わずか8億年後）に存在していた銀河を発見しましたビッグバン）。
宇宙論のビッグバンモデルに従って、再イオン化は「暗黒時代」として知られている期間の後に行われたプロセスを指します。これは、ビッグバンから38万から1億5000万年の間に発生しました。ビッグバンでは、宇宙のほとんどの光子が電子や陽子と相互作用していました。その結果、この期間の放射線は、現在の装置では検出できません。そのため、その名前が付けられています。
この期間の直前に、水素とヘリウム原子が形成され始めた「再結合」が起こりました。最初にイオン化され（電子が核に結合されていない状態）、これらの分子は、宇宙が冷えて中性になるにつれて、徐々にイオンを捕獲しました。その後の期間、つまりビッグバンから1億5000万から10億年の間、宇宙の大規模構造が形成され始めました。
これに固有なのは、最初の星とクエーサーが形成され、それらの放射線が周囲の宇宙を再イオン化する再イオン化のプロセスでした。したがって、天文学者がこの宇宙の時代を探究したがる理由は明らかです。最初の星と銀河、およびそれらが宇宙にどのような影響を与えたかを観察することにより、天文学者は、今日の私たちが知っているように、この初期の期間がどのように宇宙につながったかをより明確に把握できます。
幸いなことに、研究チームにとって、この時代の大規模な星形成銀河には大量のダストが含まれていることが知られています。これらの銀河は光学帯域では非常に微弱ですが、サブミリ波の波長で強い放射を放出するため、南極望遠鏡（SPT）、Atacama Pathfinder Experiment（APEX）、Atacama Large Millimeter Array（ALMA）などの最新の望遠鏡を使用して検出できます。 ）。
彼らの研究のために、StrandetとWeissはSPTからのデータに依存して、初期宇宙からの一連の塵の多い銀河を検出しました。 Max Planck Institute for Radio AstronomyのMaria StrandetとAxel Weiss（およびそれぞれの研究の筆頭著者と共著者）がSpace Magazineに電子メールで伝えたように：
「SPT、APEX、ALMAなどのmm望遠鏡で観測できる波長約1 mmの光を使用しました。この波長では、光子はダストの熱放射によって生成されます。この長い波長を使用することの利点は、広い赤方偏移範囲（ルックバックタイム）の場合、距離の増加による銀河の減光が赤方偏移によって補償されるため、観測される強度は赤方偏移とは無関係です。これは、より高い赤方偏移銀河の場合、ダストスペクトルのような熱スペクトルに対して放射が強い、本質的に短い波長（（1 + z））を見ているためです。」
これに続いて、ALMAからのデータがありました。ALMAは、星間物質（ISM）内の一酸化炭素分子の赤方偏移波長を調べることによって銀河の距離を決定するために使用しました。収集したすべてのデータから、スペクトル線を観察することで、これらの銀河の1つ（SPT0311-58）の特性を制約することができました。そうすることで、彼らはこの銀河がビッグバンのちょうど7億6千万年後に存在したと決定しました。
「1mmでの信号強度は赤方偏移（ルックバックタイム）とは無関係であるため、オブジェクトが比較的（宇宙論的に）近くにあるか、再イオン化の時代にある場合、先験的な手掛かりはありません。」 「そのため、ALMAを使用して分子線の放出を介して赤方偏移を決定するために大規模な調査を行いました。 SPT0311-58は、今回の調査で発見された最も高い赤方偏移の天体であり、実際、これまでに発見された中で最も遠い巨大なダスト状星形成銀河であることがわかりました。」
彼らの観察から、彼らはまた、SPT0311-58の質量が約3,300億個の太陽質量であり、これは天の川銀河（約50億個の太陽質量）の約66倍であると決定しました。彼らはまた、それが年間数千の割合で新しい星を形成していると推定しました。これは、この期間にさかのぼる近隣の銀河の場合と同じである可能性があります。
この珍しい遠い天体は、初期の宇宙がどのように見えたか、そしてそれがその後どのように進化したかを研究するための、まだ最高の候補の1つです。これにより、天文学者や宇宙学者はビッグバン理論の理論的根拠を試すことができます。ストランドとワイスがスペースマガジンに彼らの発見について語ったように：
「これらの天体は、銀河全体の進化を理解する上で重要です。大量の塵がこの発生源にすでに存在しており、ビッグバンからわずか7億6千万年後のことですが、これは非常に巨大な天体であることを意味します。宇宙がまだ非常に若かったときにそのような巨大な銀河がすでに存在していたという単なる事実は、銀河の質量の増加に関する私たちの理解に強い制約を課します。さらに、ダストは非常に短い時間で形成する必要があるため、最初の恒星の個体群からのダスト生成に関する追加の洞察が得られます。」
宇宙をより深く、そして過去にさかのぼって見ることができる能力は、最近の多くの驚くべき発見につながりました。そして、これらは今度は宇宙で何が起こったかについての私たちの仮定のいくつかに挑戦しました。そして最終的に、それらは科学者が宇宙の進化のより詳細で完全な説明を作成するのを助けています。いつの日か、私たちは宇宙での最も初期の瞬間を調査し、実際に作成を見ることができるかもしれません！
