天文台は宇宙の最初の10億年に誕生した銀河の画像を撮影

天文学者は最先端の望遠鏡を使用して、光が数十億年かけて地球に到達するほど遠く離れた銀河を検出します。これらの観測は宇宙のタイムマシンのように機能し、科学者が宇宙の形成の初期段階を視覚化できるようになります。観測可能な宇宙には 1 兆を超える銀河が含まれていると推定されていますが、そのほとんどは従来の機器では依然として見えません。この探査には、電磁スペクトルのさまざまな周波数での放射線の分析が不可欠になっています。ブラジリア・カトリック大学教授で天体物理学者のアダム・スミス・ゴンティホ氏は、「宇宙は電磁スペクトルのさまざまな周波数で放射線を放出しており、それぞれの帯域が一種の情報を明らかにしている」と語る。

複数の周波数が宇宙の隠された構造を明らかにする

さまざまな波長で宇宙を観測することは、従来の観測では見えなかった宇宙構造の位置を特定するために不可欠です。研究者は電波、マイクロ波、赤外線、紫外線、X線、ガンマ線を分析して、宇宙に存在するものの全体像をつなぎ合わせます。

宇宙の高エネルギー領域は紫外線や X 線を放出することがよくありますが、ガスや塵の雲などのより低温の構造は、赤外線や無線周波数の観測ではっきりと明らかになります。この情報の多様性により、天文学者は、特定の波長でのみ観察した場合にはまったく見えない銀河を識別することができます。

• 電波はエネルギー構造と高強度現象を明らかにします。
• 赤外線は、初期の銀河を含む、より低温で古い天体を検出します。
• X線は、活動の激しい領域やブラックホールを特定します。
• マイクロ波は、初期宇宙の宇宙マイクロ波背景放射をマッピングします。
• 分光法は化学組成を分析し、距離を正確に計算します。

赤方偏移: 宇宙の膨張がどのように過去を明らかにするか

このプロセスにおける重要な現象は、赤方偏移とも呼ばれる赤方偏移です。 「非常に古い銀河の場合、宇宙の膨張により、銀河から発せられる光が『引き伸ばされて』、赤色にシフトして私たちに届くのです」とゴンティホ氏は説明する。宇宙が膨張し続けるにつれて、数十億年前に銀河から発せられた光は、私たちの惑星に届くまでに途方もない旅をします。この宇宙を横断する間に、波長は徐々に長くなり、電磁スペクトルのより赤い周波数に現れる傾向があります。

ジェームス ウェッブのような赤外線望遠鏡は、この探査にとって重要な機器となっています。この装置は、最も遠い銀河から放射される赤外線、つまりこの変位した光が検出器に見えるスペクトル範囲を正確に検出できます。

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分光法で遠隔銀河の組成と距離が明らかに

望遠鏡で捉えた画像に加えて、天文学者は分光学を使用して遠隔銀河の特性を明らかにします。この技術は、天体が発する光を徹底的に分析して、その特定の化学組成を特定し、私たちから天体までの距離を正確に推定します。天文学者が遠方の銀河のスペクトルを分析すると、その天体にどの化学元素が存在するかを判断できます。赤外線または可視スペクトル線の位置から、その放射線が宇宙の膨張によってどの程度「引き伸ばされた」かについての情報が明らかになります。

宇宙を観察することは宇宙の過去を観察することです

天文学の最も魅力的な特徴は、単純な物理的真実にあります。つまり、宇宙を観察することは必然的にその過去を観察することになります。この現実が存在するのは、光が宇宙の広大な距離を移動するのに時間がかかるためです。ブラジリア大学の研究者である天文学者アドリアーノ・レオネス氏は、「太陽は地球から約1億5000万キロメートル離れています。その光が私たちに届くまでに約8分かかります」と説明します。私たちが地平線から昇る太陽を見るとき、私たちは実際にはその瞬間の 8 分前の星を視覚化しています。

これと同じ論理が、観測可能なすべての天体に当てはまります。太陽系に最も近い恒星であるアルファ・ケンタウリは約4光年離れています。これは、光が 4 年前にその星を出て、今ここに到着していることを意味します。天文学者が数十億光年離れた非常に遠い銀河に望遠鏡を向けると、宇宙の初期の歴史における数十億年前の宇宙の構造が見えます。 100億光年離れたところで観測された銀河は、宇宙が誕生してからわずか数十億年だった頃の様子を示しています。これらの観測により、科学者は銀河の誕生から現在の状態までの進化の歴史を再構築することができ、宇宙史のさまざまな時代の写真記録として機能します。