ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST)は、この数日で2回目の驚くべき画像を公開した。この画像は、ビッグバンから 20 億年後の 115 億年前にクエーサーの周りに形成された、少なくとも 3 つの形成過程にある銀河が密集した「宇宙の結び目」を発見したものだ。この結果は、初期宇宙の銀河がどのように合体して今日見られる宇宙の網を形成したかについての理解を深めることだろう。
望遠鏡の近赤外線分光器により、銀河が互いに速い速度 (秒速700km) で周回していることがわかっただけでなく、この領域は、初期の銀河形成の領域として知られている中で最も密度が高い領域の一つであることが判明した。この密度は異常に高く、主席研究員のDominika Wylezalek（ドミニカ・ワイルザック）氏は、この領域で暗黒物質が合体した「ハロー」が2つ存在する可能性さえ示唆している。
クエーサー自体も特殊なものだ。「SDSS J165202.64+172852.3」と名付けられたクエーサーは、非常に赤く、すでに希少な「通常の」クエーサーほどさまざまな光を放っていない。これらの天体は活動銀河核として、銀河の中心部にある超大質量ブラックホールに流れ込むガスによって動いているのだ。
(Credit: ESA/Webb, NASA, CSA, D. Wylezalek, A. Vayner and the Q3D Team)
また、この画像はウェッブのセンサーがいかに強力な性能を備えているかを如実に語るものだ。ハッブル宇宙望遠鏡とジェミニ・ノース望遠鏡を使った以前の研究では、クエーサーの流出を発見したが、複数のホスト銀河を発見することはできなかったのだ。この画像は、ウェッブだからこそ撮影できたものと言える。
(Credit: ESA/Hubble, NASA, N. Zakamska)
このような銀河団がどのように形成され、超大質量ブラックホールの影響を受けているのかについては、さらなる研究が必要だ。しかし、ウェッブの発見は、クエーサーがどのように星形成を阻害するかはもちろん、現在の銀河の網がどのように形成されたかについて、人類の理解を深めることができると期待されている。
また、これはウェッブによるクエーサー発見の始まりに過ぎない。研究チームは、ハッブル宇宙望遠鏡のデータから、クエーサーの周囲にはまだ多くの銀河が回っている可能性があると指摘している。また、今回の発見は、ウェッブ望遠鏡を使って宇宙の歴史の複数の時点におけるクエーサーを分析する3つの計画のうちの1つだ。これらの取り組みにより、今後数年間で宇宙の進化にかなりの光を当てることができるようになることだろう。
研究の要旨
赤色クエーサーは、光度が1047erg s-1を超える、局所宇宙には存在しない魅力的な高赤方偏移の集団である。これらのクエーサーは、エディントン限界を超える速度の超巨大ブラックホールの最有力候補であり、現在までに知られている中で最も急速で強力なイオン化ガスの流出と関連している。また、これらの天体は大質量銀河にホストされています。ここでは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）に搭載された近赤外線分光器（NIRSpec）によって得られた高赤方偏移クエーサーの最初の積分フィールドユニット（IFU）観測結果を発表する。JWSTの観測により、このクェーサーの母銀河、その流出銀河、そして銀河系内の中層に、[OIII]λ5007Åで追跡されるような電離ガスが広がっていることが明らかになった。このクエーサーの複雑な形態と運動特性から、このクエーサーは非常に高密度な環境にあり、10-15 kpc以内の距離にあるいくつかの伴銀河が相互作用していることが示唆される。このクエーサーは、10-15kpcの距離にある複数の伴銀河と相互作用しており、その密度と伴銀河の速度は、この星系が銀河団の中心である可能性を示している。この系は、2つ以上の暗黒物質ハローの合体の有力な候補であり、それぞれが数1013M⊙の質量を持ち、z∼3において最も密度の高いノットの一つである可能性を示している。
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