自然科学研究機構 国立天文台

観測史上最古、124億年前の宇宙に渦巻き構造を持つ銀河を発見

研究成果

アルマ望遠鏡が観測した124億年前の銀河「BRI 1335-0417」
アルマ望遠鏡が観測した124億年前の銀河「BRI 1335-0417」。中心部の明るい部分の上下に、渦巻き構造が見えています。(Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Tsukui & S. Iguchi) オリジナルサイズ(91KB)

アルマ望遠鏡の観測データを用いた研究から、124億年前の宇宙に、観測史上最古となる渦巻き構造を持つ銀河が発見されました。宇宙の始まりから14億年後という早い時代に、しっかりとした渦巻き構造を持つ銀河が発見されたことは、銀河の形はどのように決まるのか、銀河の渦巻き構造はいつどのようにできあがったのか、といった天文学の古典的な疑問を解く糸口となる可能性があります。

現在の宇宙には、天の川銀河をはじめ、渦を巻いた構造の「渦巻銀河」が数多く存在します。一方、宇宙の歴史をさかのぼると、その割合はとても少なくなります。100億年以上前の宇宙にも多くの銀河が存在しますが、渦巻銀河はそのうちの数個しかありません。これまでの観測で見つかった最も古い時代の渦巻銀河は、およそ114億年前のものでした。これより古い時代には渦巻銀河は存在しなかったのでしょうか。

今回の研究は、アルマ望遠鏡の観測データが蓄積されているアーカイブを利用して行われました。研究チームが、124億年前の宇宙に存在する銀河「BRI 1335-0417」に注目し解析したところ、コンパクトで明るい中心部と、その両端から出た2本の腕が渦を巻くような構造が見つかりました。これは、中心部にバルジと呼ばれる膨らみを持つ渦巻銀河の特徴によく似ています。また、銀河の中のガスの動きを分析した結果、渦巻銀河で見られるパターンとよく一致することも明らかになりました。渦巻き構造の広がりは少なくとも中心からおよそ1万5000光年もあって、この時代としてはとても巨大な銀河です。

宇宙誕生後14億年という比較的短い時間で、BRI 1335-0417の渦巻き構造がどのように形成されたのかは、大きな謎です。長い宇宙の歴史の中で、銀河の形がどのように変わっていくのか、それを明らかにする研究において、BRI 1335-0417は重要な役割を果たすことでしょう。

この研究成果は、T. Tsukui & S. Iguchi “Spiral morphology in an intensely star-forming disk galaxy more than 12 billion years ago” として、米国の科学雑誌『サイエンス』オンライン先行公開版に2021年5月20日付で掲載されました。

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