銀河「SPT0311-58」から水を発見

宇宙で最も遠い場所で水を発見


銀河「SPT0311-58」のイメージ図 image credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S.Dagnello (NRAO)
　
これまでに知られている中では、地球からもっとも遠い宇宙の果てで「水」が発見されたそうだ。
　128億8000万光年先にある銀河「SPT0311-58」から、宇宙誕生から10億年しか経過していない時代に作られた、太古の水が豊富に検出されたという。

128億8000万光年の彼方の銀河で発見された水の痕跡
　
最果ての水を発見したのは、チリにある大型電波干渉計「アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）」で観測を行なった、米イリノイ大学などのグループだ。

　発見場所は、初期宇宙ではもっとも大きな銀河「SPT0311-58」だ。地球から128億8000万光年の彼方にあるこの銀河で、「一酸化炭素」とともに「水（H2O）」が豊富に検出された。

　この銀河は、2つの銀河が合体してできたもの。その中ではたくさんの新しい星々が生まれ、水や一酸化炭素の形成といった興味深い化学反応が起きている。


ALMAで観測したSPT0311-58の分子線と塵の連続体 / image credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S.Dagnello (NRAO)

宇宙が若かった時代の水

　研究グループのスリバニ・ジャルギュラ氏は、「酸素と炭素は第一世代の元素で、その分子形態である一酸化炭素と水は、私たちが知っている生命には欠かせないものです」と説明する。

　「高い赤方偏移を持つ銀河――つまり宇宙がまだ若かった頃のものとしては、最大質量の銀河で、ほかの初期宇宙の銀河に比べるとガスや塵が豊富です。豊富な分子を観察し、生命誕生に欠かせない元素が、初期宇宙の発達にどう作用していたのか理解するチャンスです。」

　宇宙で1番多い分子は「水素」だ。2番目に多いのは「一酸化炭素」、3番目は「水」である。また「塵」と呼ばれるより複雑な分子は、紫外線に熱せられて、遠赤外線を放つ。

　水と塵の遠赤外線には相関関係があり、ここから銀河で誕生している星の数を推測することができる。

　SPT0311-58銀河が誕生した頃の宇宙は、まだ完全には理解されていない。だが今回の発見は、若い宇宙で水がすでに大きな役割を果たしていたことを物語る。初期宇宙で何が起きていたのか解明するための大切なヒントだ。


SPT0311-58の塵、水、一酸化炭素の放射をALMAで観測したもの / image credit:

初期宇宙で、星や銀河はどのように形成されたのか？
　今回の研究は、水が「宇宙のどこに、どのくらい遠くにあるか？」について答えを与えてくれる。だが、同時に大きな疑問をも突きつけてくるという。
　「初期の宇宙で、これほど大量のガスと塵はどのように集まり、星や銀河を形成したのでしょうか？ 」と、ジャルギュラ氏は疑問を口にする。

　その答えを知るには、似たような銀河を研究して、初期宇宙の進化について理解を深めるよりない。

　この研究は、『The Astrophysical Journal』（21年11月3日付）に掲載された

2021年11月06日
カラパイアより