国立天文台ハワイ観測所の「すばる望遠鏡」によって撮影された銀河「HSC J1631+4426」(右)とその周辺(背景)(Credit: 国立天文台/Kojima et al.)

■大半の星が形成されてから1000万年以内という非常に若い銀河を発見

小島崇史氏(元東京大学大学院)、大内正己氏(国立天文台/東京大学宇宙線研究所)らの国際研究グループは、形成されてから間もない銀河が地球から比較的近い距離の宇宙に見つかったとする研究成果を発表しました。

研究グループが発見したのは、ヘルクレス座の方向およそ4.3億光年先にある銀河「HSC J1631+4426」です。HSC J1631+4426を構成する星々の総質量は太陽の約80万倍(天の川銀河の10万分の1程度)と軽く、天の川銀河にある星団1つ分ほどしかないといいます。この銀河では星形成が活発で、ほとんどの星が1000万年以内に形成されたとみられることから、研究グループではHSC J1631+4426が形成初期の段階にあると考えています。

初期の宇宙には水素やヘリウムよりも重い元素がほぼ存在せず、炭素、酸素、窒素、鉄といった重元素は恒星の内部で形成されたり、超新星爆発やキロノバのような激しい現象にともなって形成されたりしたと考えられています。時が経つにつれて重元素の量は増えていくことになりますが、研究グループによると、現在の宇宙にも重元素の量が少ない形成初期の銀河がわずかに存在する可能性が標準的な宇宙論では予言されていたといいます。

形成初期の銀河を見つけるために、研究グループは機械学習を利用した手法を新たに開発。理論上予想される形成初期の銀河の詳細な色の情報をもとに、国立天文台ハワイ観測所の「すばる望遠鏡」に取り付けられている「超広視野主焦点カメラ(HSC:Hyper Suprime-Cam)」によって撮影された膨大な天体のなかから、候補の天体を27個絞り込むことに成功しました。

すばる望遠鏡やW.M.ケック天文台の「ケック望遠鏡」を使った追加観測によって候補天体の元素の量を分析したところ、HSC J1631+4426における酸素の含有率が太陽と比べて1.6パーセントしかないことが判明したといいます。研究グループによると、HSC J1631+4426の酸素含有率はこれまでに報告された銀河の酸素含有率としては最小の値であり、この銀河の星々がごく最近形成されたばかりであることを意味するといいます。

現在の宇宙における形成初期の銀河の発見という今回の成果について研究グループは、標準的な宇宙論モデルを裏付けるものだとしています。また、宇宙が加速的に膨張しているとすれば宇宙に存在する物質の密度も急速に減少し、物質が新たに集まるのが難しくなることで新しい銀河が誕生しなくなる時代がいずれ訪れるとも予想されているといい、今回発見されたHSC J1631+4426が長い宇宙の歴史における最後の世代の銀河かもしれないとしています。

 

Image Credit: 国立天文台/Kojima et al.
Source: 国立天文台 / 東京大学宇宙線研究所 / W.M.ケック天文台
文/松村武宏