今日の宇宙画像　2005年9月27日号宇宙の天動説と地動説を問いかけそうな銀河の発見　惑星テラ見聞録

自己の宇宙、遥かな宇宙　全ての答えがこの宇宙にあります。
惑星テラ見聞録は、答えを探す切っ掛けを提案します。

　このページは、今日の宇宙画像
2005年9月27日号　です。

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問いに遭遇し、答えを得て、理解へ歩む

2002年6月15日開設
2005年8月15日改訂

"Big Baby" Galaxies in the Newborn Universe
Credit: NASA, ESA, HUDF Team, STScI
Explanation
Astronomers have used the penetrating power of two of NASA's Great Observatories, the Spitzer and Hubble Space Telescopes, to identify one of the farthest and most massive galaxies that once inhabited the early universe. Conventional wisdom is that galaxies should have grown up more slowly, like streams merging to form rivers. But this galaxy appears to have grown very quickly, within the first few hundred million years after the Big Bang. By contrast, our Milky Way galaxy took billions of years to grow to its current size, through devouring smaller galaxies. The galaxy was pinpointed among approximately 10,000 others in the Hubble Ultra Deep Field (UDF), presently the farthest optical and infrared portrait of the universe ever taken.
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　今日の宇宙画像は、宇宙が幼児であったときに誕生した天の川のような大規模な銀河です。
　先日号では、宇宙の幼児時代で銀河よりも先に誕生したらしい星々を取り上げました。
　それに対抗するかのように出現したのが、今日取り上げた早熟な｢赤ちゃん｣銀河です。
　この銀河は、宇宙のある一角に位置し、素直に考えるならば、反対側の一角、上下の一角、斜めの一角などにもこのような宇宙の幼児時代の銀河を発見できそうです。
　もし、そのような発見が続くならば、宇宙の中心は、私たちの天の川銀河になりそうですね。
　これは、現代の「天動説」の発見になるかもしれません。
　｢地動説｣の立場からすると、私たちの天の川銀河は、宇宙の端に位置しているようになります。
　さて、ここで大いなる疑問がひとつ。
　もし、今日取り上げた銀河が全く同じように四方八方で検出された場合には、宇宙の全貌は、端も中心もないことの証明でしょうか？

　2005年 10月3日　t.sasaki

生まれたての宇宙での
「大きな赤ちゃん」銀河

画像の説明

　天文学者は、かつての初期の宇宙に居住した最も遠く最も大きい銀河のうちの1つを確認するために、NASAの重要な天文台であるスピッツァーとハッブル宇宙望遠鏡の2つの鋭い能力を使用しました。
　一般通念では、銀河は、川が多くの小川の合流から成るように、とてもゆっくり成長するべきであると思われています。
　しかし、この銀河は、ビッグバンの後の最初の数億年以内という非常な急速さで成長したと思われます。
　対照的に、私たちの天の川銀河は、その現在の大きさに成長するために、より小さな銀河を食い滅ぼすことによって、何十億年も必要としました。
　銀河は、これまでに撮った宇宙で現在、最も遠い光学と赤外線の映像であるハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド(UDF)内にあり、およそ10,000の銀河の中から正確に狙いを定められました。

		この領域は、ハッブルが、光学と近赤外線波長で、これまでに得た中でも宇宙の最も遠い映像として記録しています。　それは、また、遠い起源を調査する重要な天文台（GOODS）でもあるスピッツァー宇宙望遠鏡の最も遠い調査の範囲内です。　この銀河は、現在知られている最も遠い銀河やクェーサーとほぼ同じくらい遥かな遠くに位置していると思われます。　今日私たちと連絡をとっている光は、宇宙がおよそ8億才だけであった時にその旅行を開始しました。　ウルトラ・ディープ・フィールドを研究している科学者は、ハッブルの赤外線の映像の中のこの銀河を見つけて、それが、他の類似した距離で知られているような非常に若い「赤ちゃん」銀河であるのを期待しました。　しかし、その期待を見事に裏切ったこの銀河は、その代わりに、この若い宇宙時代から有名な他の銀河より非常に大きくて、とっくに成熟した「ティーンエイジャー」銀河として惑星地球の科学者たちに出現しました。　ハッブルの調査のための先進カメラ（ACS）は、ウルトラ・ディープ・フィールドを光学の光で最も濃い映像で撮ったという事実にもかかわらず、全くこの銀河を示すことができませんでした。
Credit: NASA, ESA, HUDF Team, STScI
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銀河HUDF-JD2（可視光）

NASAのスピッツァーとハッブルの2つの宇宙望遠鏡は、いくつかの非常に遠い銀河で星々の「重量を測定」するために協力しました。　これまでに見られた中でも最も遠い多くのこれらの銀河の1つは、異常に大規模で、若い宇宙のその場所で円熟しているようです。　宇宙で最も初期の銀河が、一般的には、徐々に、私たちの天の川のような大きい荘厳な銀河となるために、近所の星々の非常に小さな塊を飲み込むように一緒に合併したと考えられているので、この観測結果は、天文学者に驚きを引き起こしました。　この銀河は、ビッグバン後の最初の数億年以内で、驚くほど速く大規模になったように見えました。　それは、今日の私たちの天の川の中で発見されるよりも約8倍多くの質量を星々で作り、それから、ちょうど同じころに突然、この銀河は、新星の成形を止めました。　それは、あまりにも早すぎた成長で、それだけ早く年を取ったように見えます。　銀河は、ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールドと呼ばれている空の小さい一区画で10,000の他の銀河と共に位置していましたが、正確に狙いを定めることができました。
	Credit: NASA, ESA, HUDF Team, STScI
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		本当に、それがこんなに大きくて宇宙の歴史のこの初期の段階で成形されたならば、この観察は、その中央に超大規模なブラックホールを宿している天体と一致しています。　以前に、スピッツァー観察は、類似した距離がありこの銀河よりも普通で小さいけれど大規模な銀河で、成熟した星々の証拠を明らかにしました。　新しい観察結果は、おそらく10倍大きくて、宇宙の歴史のさらに初期にその星々を作りさえするようだった天体へと、劇的に驚くほど成熟した「赤ちゃん銀河」の概念を広げます。　チームは、ハッブル、スピッツァー、VLTの観察で提供される情報を結合することによって、この銀河までの距離を推定しました。　これらの天文台は、一緒に可視から中間の赤外線波長（0.4ミクロンから24ミクロンまで）の電磁スペクトルの広い帯域をカバーします。　異なる波長の銀河の相対的な輝きは、広がっている宇宙によって影響を与えられて、天文学者がその距離を推定することができます。　同時に、また、銀河やその星々の年齢と質量に関する構成を知ることができます。
Credit: NASA, ESA, SSC, STScI
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銀河HUDF-JD2（赤外線,IRAC）

これは、銀河の青い光が、何十億光年をも旅行することで、通るときに介在する水素ガスによって吸収されていることを示します。それは、泥で濁った池の水を通して、池の底を見ようとすることと似ています。　銀河は、ハッブルの近赤外線カメラとマルチ天体分光計（NICMOS）、そして、ヨーロッパ南天文台の非常に大きい望遠鏡（VLT）の赤外線カメラでも検出されましたが、それらの波長でさえ、その銀河は、非常にかすかな赤の出現です。　しかしながら、スピッツァーの赤外線配列カメラ（IRAC）による映像は、ハッブルよりも5倍長い波長でその銀河を検出できました。それは、想像以上の明るさの銀河でした。　スピッツァーのIRACは、銀河内で質量のほとんどを作るべきとても古くて赤い星々からの光に敏感で、銀河の輝度は、それが実にとてつもなく大規模であることを示唆します。　これは、現在でさえもとても大きな銀河であり、かつて、宇宙が8億才だけであったとき、それは、明らかに巨大です。　スピッツァーのマルチバンド・イメージング光度計（MIPS）は、ハッブルのそれらよりも15倍長い波長をカバーしてかなり検出でき、天体が、また、その銀河内で精力的な過程に影響されていることを示します。
	Credit: NASA, ESA, HUDF Team, STScI
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	銀河HUDF-JD2（近赤外線）

チームは、最大の地上の望遠鏡であるVLTとジェミニ天文台による分光器の測定値で、天体までの距離見積りを確かめようとしましたが、この天体は、そのような地上の観察では、あまりに微かだと判明しました。　しかし、銀河に観測された多くの波長のおかげで、固有の色サインを見ることができそうで、距離と質量の見積りには、強力なようです。　観測チームは、完全に他のシナリオを捨てることができない一方で、これは最も信頼できそうな解釈として入手可能なデータを与えられているともなりそうです。　天文学者は、大部分の銀河は、区分的により小さい銀河との合併によって確立されたと一般に思っています。　しかしながら、この天体の発見は、「単一体」銀河構成に関するいくつかのより古い理論が示唆したように、少なくとも、少数の銀河が、速くそれらの全体の中でずっと前に生じたと示唆します。　そのような大きな銀河のためには、もの凄い爆発の事象があったでしょうし、また、それらの星の迅速な出現からのエネルギーは、ビッグバンに続いて非常に短時間で冷えた直後の宇宙の再加熱を促進したことでしょう。
	Credit: NASA, ESA, SSC, STScI
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	銀河HUDF-JD2（カラー複合）
この初期の時代、つまり、宇宙の年齢の最初の5パーセントの時代は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)を待ち受けている実りをもたらす場所で、場合によると、ビッグバンの直後で点火したまさに最初の星々を完全に振り返る赤外線の感度を得ることができるかもしれません。　2013年に発射が計画されているJWSTは、さらにより遠い天体を見るためだけではなく、これまでの観測以上に信頼できる距離と化学組成情報を産出して、その上、それらのスペクトル指紋を測定するための光を集める能力を発揮することでしょう。

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　３Ｄ立体画像の付録です。交差法で立体的に見るには、左右の画像の中間(画像下の真ん中の黒点の上)に両目の焦点を合わせます。いわゆる、寄り目にします。平行法で立体的に見るには、左右のそれぞれの画像の下にある黒点の上の真ん中あたりに視線を持っていきます。このときには、両方の画像が、ぼんやりと見えるように画面をつき抜いてその先に焦点を当てるつもりで見ます。ほとんどを交差法にしています。平行法で見たい方は、画像をコピーして左右の画像を入れ替えてください。２００２年４月３０日ページに立体視の方法について掲載しています。