初期宇宙の銀河はどれくらい違っていたのでしょうか?

南アフリカのカルー砂漠に設置された 350 台の電波望遠鏡は、「宇宙の夜明け」、つまり星が最初に点火し、銀河が開花し始めたビッグバン後の時代の検出に近づいています。

北米、ヨーロッパ、南アフリカの科学者チームは、再電離アレイ水素時代 (HERA) と呼ばれる電波望遠鏡の感度を 2 倍に高めました。この画期的な進歩により、、彼らは初期宇宙の秘密を覗き見したいと考えています。

「過去数十年にわたり、世界中のチームが宇宙の夜明けからの電波の初検出に向けて取り組んできました。そのような検出は依然としてとらえどころのないものですが、HERAの結果はこれまでで最も正確な探求を表しています」とエイドリアン・リュー氏は述べています。マギル大学物理学科およびトロティエ宇宙研究所の助教授。

このアレイはすでに、宇宙の夜明けの探索に特化した世界で最も感度の高い電波望遠鏡でした。 今回、HERAチームは、ビッグバンから約6億5千万年後に放射された電波については2.1倍、ビッグバンから約4億5千万年後に放射された電波については2.6倍に感度を向上させた。 彼らの研究は、The Astrophysical Journal に掲載された論文で説明されています。

科学者たちは宇宙の暗黒時代の終わりからの電波放射をまだ検出していないが、その結果は初期宇宙の星や銀河の構成についての手がかりを提供する。 これまでのところ、彼らのデータは、現在の銀河とは異なり、初期の銀河には水素とヘリウム以外の元素がほとんど含まれていなかったことを示唆しています。 現在の星には、リチウムからヘリウムより重いウランに至るまで、さまざまな元素が含まれています。

電波受信アンテナが完全にオンライン化され、校正されれば、研究チームは、初期銀河のマーカーとなるイオン化水素と中性水素の泡の 3D マップを、ビッグバン後約 2 億年から約 10 億年にかけて進化する過程で構築したいと考えています。 この地図は、初期の星や銀河が今日私たちの周囲で見られる星や銀河とどのように異なっていたのか、そして宇宙が思春期にどのように見えたのかを教えてくれる可能性がある、と研究者らは述べている。

研究者らによると、HERAチームがこれらの信号をまだ検出していないという事実は、初期の宇宙で星がどのように進化したかに関するいくつかの理論を除外するという。 「私たちのデータは、初期の銀河が今日の銀河よりもX線で約100倍明るいことを示唆しています。これが事実であると信じられていましたが、現在、この仮説を裏付ける実際のデータが得られています」とリュー氏は言う。

HERA チームは、宇宙初期にこうしたバブルが見られることを期待して、望遠鏡の校正とデータ分析の改善を続けています。 しかし、局所的な電波ノイズを除去して初期宇宙からの信号を確認することは容易ではありませんでした。 カリフォルニア大学バークレー校電波天文学研究室の天文学者デイビッド・デボア氏は、「もしそれがスイスのチーズなら、銀河が穴を開けて、我々はそのチーズを探しているのだ」と語る。

「HERA は改善を続け、より良い限界値を設定しています」と、HERA の主任研究員であり、カリフォルニア大学バークレー校の天文学准教授であるアーロン・パーソンズ氏は述べています。 「私たちが前進を続けることができ、新しい技術が望遠鏡に実を結び続けているという事実は素晴らしいことです。」

HERA コラボレーションはカリフォルニア大学バークレー校が主導し、北米、ヨーロッパ、南アフリカの科学者が参加しており、カナダではカナダ自然科学工学研究評議会、カナダ高等研究所、ケベック財団からの支援を受けています。自然とテクノロジー、そしてマギル大学のトロティエ宇宙研究所から。 このアレイの建設には、国立科学財団、アルフレッド・P・スローン財団、ゴードン・アンド・ベティ・ムーア財団が資金提供しており、南アフリカ政府と南アフリカ電波天文台(SARAO)からの重要な支援も受けている。

- このプレスリリースはもともとマギル大学のウェブサイトに掲載されたものです