ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、134億年前の姿を観測した銀河のスペクトル信号を検出した。このデータは、ビッグバン後に形成された最初の世代である集団 III 星が存在する可能性を示しています。 2 つの独立した研究では、同じシステムを相補的な方法で分析し、仮説を強化しました。
その証拠は、銀河 GN-z11 の近くにあるヘベと呼ばれる天体から得られます。研究者らは、より重い元素は検出されずに、二重にイオン化されたヘリウムの強い放出を観察しました。この化学パターンは、水素とヘリウムのみから形成される星と一致します。
Galaxy GN-z11 詳細
GN-z11 銀河は、これまでに観測された中で最も遠い銀河の 1 つです。ビッグバンから約4億年後のようです。ヘベ天体は主銀河から約 3 キロパーセクの距離にあります。
新しい観測では、より高い分解能を備えた James Webb の NIRSpec-IFU 装置が使用されました。このデータは、以前の分析ですでに示唆されていたヘリウム輝線を確認しました。同じ場所でのイオン化水素の独立した検出は、結果をさらに裏付けました。ヘリウムの放出は、秒速約 120 キロメートル離れた 2 つの成分に分解されるようです。
原始的なガス分析
ケンブリッジ大学のロベルト・マイオリーノ率いるチームは、銀河の周囲のガスを調査した。データは、環境がヘリウムのみで構成され、金属が存在しないことを示しています。このタイプのガスは原始的であり、初期宇宙の状態と互換性があると考えられています。
この系内で、ヘベ天体は二重にイオン化したヘリウムの激しい放出を示しました。この信号には、非常に巨大で熱い星など、非常に高エネルギーの放射線源が必要です。研究者らは、直接崩壊ブラックホールやウルフ・ライエ星など他の説明を検証したが、これらのシナリオでは観測されたすべての特徴をうまく説明できなかった。
- 等価幅が20オングストロームを超えるHeII λ1640の発光を確認
- 領域内に検出可能な金属線が存在しない
- 化学組成のほとんど進化していないガス
- 銀河から約3kpcの位置 GN-z11
- 同じポイントでの Hγ の独立した検出をサポート
ヘベオブジェクトの物理モデリング
2 番目の研究は、フィレンツェ大学の Elka Rusta が主導し、物理モデリングに焦点を当てました。チームは、どのシナリオが測定された輝線を最もよく再現するかを評価しました。この結果は、太陽の 10 ～ 100 倍の質量を持つ集団 III の星が観測された特性を説明していることを示しています。
この質量範囲は、最初の星の理論的予測と一致しています。著者らは、原始的な環境と重い要素の欠如がこの解釈を強化していると強調した。それでも研究者らは、この発見には残された不確実性を排除するためにさらなる観察が必要であると強調した。
初期宇宙を理解する上での重要性
集団IIIの星は、基本的に水素とヘリウムから構成される宇宙に出現したであろう。彼らは核融合を通じて最初のより重い元素を生成しました。これらの星を研究することは、最初の宇宙構造がどのように形成され、その化学組成が時間の経過とともにどのように進化したかを再構築するのに役立ちます。
ジェームズ・ウェッブの観測により、これまでアクセスできなかった宇宙の領域にアクセスできるようになりました。機器の高解像度により、非常に古い天体のスペクトルの詳細が明らかになりました。 2 つの研究は同じデータに対して異なるアプローチを使用し、ヘベ天体について収束する結論に達しました。
観察の次のステップ
両方の著作の著者は、ジェームズ・ウェッブによる新たな観察が必要であることを示唆した。目的は、放出の性質を決定的に確認し、原始星の仮説を検証することです。国際チームはGN-z11星系と近隣地域の分析を続けている。
結果はプレプリントとして出版され、現在科学界による検討中です。これらは、集団 III の存在を示すこれまでの観測史上最も強力な証拠を示しています。
