宇宙科学の常識を覆す銀河形成 宇宙望遠鏡が捉えたビックバン後の最新映像

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今、宇宙物理学は宇宙の起源を巡って転換点を迎えているのかもしれない。

2021年12月25日に打ち上げられた赤外線観測用宇宙望遠鏡、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)から送られてくる、まだ人類が目にしたことがない映像が、これまで我々人類が考えていた宇宙の始まりのイメージを覆している。

ビックバンから3億年後の銀河の姿を捉える

ウェッブ宇宙望遠鏡が開発された目的は、宇宙の始まりとされている138億年前のビッグバンが起きた後の数億年の、まだ宇宙が若いころに形成された最初の星や銀河が発した光を捉えるというものだ。

膨張する宇宙では、何十億光年というような彼方から地球にまでたどり着くうちに、光の波長が伸び、可視光は赤外線になる。ウェッブ宇宙望遠鏡の赤外線カメラは、宇宙誕生からわずか数億年後の光を集めることができる。

地球から150万km離れたラグランジュポイント(天体と天体の重力により釣り合いが取れるポイント)のL2に位置するウェッブ宇宙望遠鏡は、130億年を超える気の遠くなる長い年月をかけて、やっと地球まで来た光を捉え、まるでタイムマシーンで見てきたかのように我々の眼前に見せてくれる。

30年以上前、運用が開始されたハッブル宇宙望遠鏡(HST)によって撮影された宇宙画像は、今まで星と星の間の何も存在しないと思われていたところに、実は多くの銀河が存在していたことを明らかにし、ハッブル登場以前の宇宙観をガラリと変えてしまった。

ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えたカリーナ星雲の星形成領域「宇宙の断崖」(Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI)
こちらはハッブル望遠鏡が捉えたカリーナ星雲の画像。こちらは赤外線ではなく光学カメラで捉えられたものだ(NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

 

地球から約17万光年離れた「かじき座」の輝線星雲「かじき座30」は天の川銀河の衛星銀河のひとつ「大マゼラン雲」にある輝線星雲で、「タランチュラ星雲」とも呼ばれている。
ウェッブ宇宙望遠鏡の近赤外線カメラを使って撮影(Credits: NASA ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)

 

活発な星形成領域として知られるタランチュラ星雲の中心に広がる空洞は、この星雲で誕生した数多くの若い大質量星(青色で着色された部分)の放射によって、星の材料でもあるガスや塵が吹き飛ばされたことで形成されている
ウェッブ宇宙望遠鏡の中間赤外線装置を使って撮影(Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)

 

そしてまた現在、ウェッブ宇宙望遠鏡は30年前にハッブル望遠鏡が人類を驚かせたように私達を大いに驚かせている。

もしかしたら宇宙の起源に対する長い間の思い込みを覆すかもしれない。

 

現在の宇宙物理学の認識では予測できない光景

ハッブル望遠鏡が捉えた約46億光年先にある銀河団「SMACS0723」(NASA, ESA, CSA, and STScI)
同じ銀河団「SMACS0723」をウェッブ宇宙望遠鏡が撮影したもの。ハッブルのものより遠い銀河が写り込んでいるという。
(NASA/ESA/STScI、NASA, ESA, CSA, and STScI)
ウェッブ宇宙望遠鏡の「SMACS0723」の画像に含まれている初期銀河たち。画像中央にある4つの白枠が指し示す先には、上から113億年前、126億年前、130億年前、131億年前の銀河が写っている。NASA/ESA/STScI、NASA, ESA, CSA, and STScI

 

というのもウェッブ宇宙望遠鏡が捉えた画像は、現在の宇宙科学が認識している銀河形成モデルではありえないような画像であるからだ。

現在の銀河形成モデルは、ビッグバンから5億年も経たない初期の宇宙では、ガス雲が合体して星や銀河になるのは、もっと後だとされている。

米紙ワシントン・ポストによると、「ウェッブ宇宙望遠鏡で撮影された画像は、これらの銀河が巨大で、バランスがとれていて、構造が良好であることが明らかになった。この発見は、宇宙の起源に対する長い間の人類の理解を覆す可能性がある」としている。

カリフォルニア大学サンタクルーズ校の天文学者、ガース・イリングワース氏はワシントン・ポストの取材に答え「既存のモデルではこのような結果は予測していない」とし、「なぜ宇宙はこんなに早くこれを実現したのか? なぜこんなに早く多くの星が誕生したのか?」と語っている。

(飜訳編集・大道修)

林達