ウェッブ望遠鏡が宇宙初期の新天体を発見
2022 年から運用されているジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、前例のない宇宙の眺めを届けてきました。その鮮明な画像はハッブル宇宙望遠鏡に比べて大幅な進歩を示しており、宇宙のより詳細な観察が可能になります。最近、新しい発見を示す研究がプレプリント サーバー arXiv でリリースされました。
このウェッブの能力は、最初にハッブルから得られた記録である銀河団 MACS J0308.9+2645 の分析によって明らかになりました。銀河と重力レンズ現象が豊富なこの宇宙領域では、宇宙が誕生してまだ10億年だった約130億年前に星系が形成されたことが以前に明らかになっていました。このような銀河は、銀河団の質量によって光が増幅され、変形した「重力アーク」として現れました。しかし、他の発見も明らかにされるのを待っていました。
最近の研究で、天体物理学者ホーマー・ダビラ・グティエレスは、同じ星団 MACS J0308.9+2645 内の重力アークである可能性のある新しい天体を発見しました。
グティエレス氏は、天文学と宇宙探査を専門とするスペイン語のニュース ポータル SKYCR.ORG の創設者兼ディレクターとして知られています。彼はまた、王立天文学協会および欧州天文学協会の会員に選出された初のコスタリカ国民でもあります。
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研究者らは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の近赤外線カメラ（NIRCam）からの過去のデータを調べた後、A1と呼ばれるアーク候補の検出を確認した。この情報は、ウェッブの一般観測 5293 キャンペーン中に収集されました。
重力レンズは、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論によって予測された現象で、巨大な物体が時空を湾曲させるときに発生します。光はこの重力場を通過する際に歪み、増幅されます。長年にわたり、天文学者は、前景にある物体によって形成されるこれらの自然の「レンズ」を使用して、より暗く、より遠くにある光源を視覚化してきました。
グティエレスによって特定された銀河は、この効果の典型的な特徴を示しており、引き伸ばされて湾曲した形状をしています。彼は、JWST の NIRCam によって撮影された 54 の公共エリアを調査し、1,591 の潜在的な候補を評価することによって、A1 天体を発見しました。中でも、A1 だけが重力アークの有力な候補であることが証明され、宇宙の初期段階に重力アークが存在した可能性があることが示されました。
グティエレス氏が説明したように、A1 をユニークなものにする 3 つの重要な要素があります。その幾何学的形状は、軸比約 6.5 で非常に細長く、クラスターの中心に対する正確な接線方向の位置合わせは、重力レンズによる変形と一致しています。さらにその明るさは、この地域にある細長い光源の中で最も明るいため、測定が容易になります。最後に、A1 は SIMBAD、NED、VizieR などの既存の重力レンズのカタログには含まれていません。
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天体物理学者は、GO-5293 プログラムの責任者チームに連絡したところ、この天体が研究中の他のシステムと重複していないことが確認されたと報告しました。 「プランクが選んだ巨大な星団の中に、カタログに載っていない本物の明るい弧状の発生源があったことが、この調査を興味深いものにしている」と同氏は語った。
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マルチバンド解析に EAZY 測光ツールを使用して、Gutierrez 氏は赤方偏移値 z ≈ 4.4 を計算しました。このデータは、A1 を宇宙誕生の最初の 10 億年間に位置づけます。 2018年にイスラエルの天体物理学者アナ・アセブロンが開発した手法を用いたその後の分析では、MACS J0308.9+2645星団の質量に制限が課せられ、A1天体が7倍の倍率を受けたことが示された。
測光調整が行われたため、A1 はそれ自体が約 z ≈ 1.4 の赤方偏移を持つ銀河であることが明らかになり、これは私たちが 90 億年前の様子を観察していることを意味します。この天体は、z = 0.356 の赤方偏移を持つクラスター MACS J0308.9+2645 の背後に位置しており、これまでに検出された中で最も巨大なものの 1 つです。 A1 からの光は、クラスターを通過するときに単純な重力レンズの影響を受け、その結果、複数の画像ではなく、クラスターの重力によって引き伸ばされてわずかに拡大された画像が生成されました。
「クラスターのX線中心から約51秒角のA1の推定位置とその接線方向の伸びは、観測された画像とよく一致している」とグティエレス氏は述べた。同氏は、最新のJWSTデータを使用してクラスターの最新の重力レンズモデルを含む最終テストがまだ開発中であると付け加えた。
この調査では、A1 と幾何学的特徴を共有する、A2 と呼ばれる 2 番目の類似する可能性のある物体の存在も示されました。ただし、この光源はかなり弱く、小さく、より長く伸びており、測光の精度も低くなります。中央クラスターに対する A2 の投影距離は、A1 の投影距離と同様です。
「A1の赤方偏移の初期推定に影響を与えた測光上の問題（カタログ測定では広範囲の光源からの光のほんの一部しか捉えていない）が、A2のような明るさの低い光源にさらに影響を与えるため、この状況は重要です」とGutierrez氏は説明した。彼は、A2 の性質と赤方偏移を解明すべき点として考慮し、A1 に適用される同じ修正再分析を保留しました。
これらの発見の最も興味深い結果は、ウェッブ望遠鏡によって収集されたデータの中に、他の無数の初期銀河の候補が隠されている可能性があることを示したことです。
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「ウェッブ氏の公的コレクションは、個人の分析能力を超えるペースで増加しており、今回の発見は、以前に公開されたデータには、熱心な研究者がアクセスできる重要な情報が含まれていることを示している」とグティエレス氏は述べた。彼はまた、重要な教訓も指摘しました。自動化されたカタログ測光は、最初にはるかに大きな赤方偏移が提案された場合のように、大きな光源に対して重大な誤差を生成する可能性があります。したがって、検証、新たな独立した測定、および元のプログラム チームとのコミュニケーションが不可欠です。
「このプロセス全体の中で最もやりがいのあるステップはコラボレーションでした。GO-5293チームはサポートを提供し、その物体がカタログに登録されていないことを確認しました。そして現在、私たちはA1の性質を定義するための最新のレンズモデルを共同開発しています」と同氏は結論付けた。同氏は、ウェブアーカイブの理想的な機能を例示しながら、公的データを使用する自主的な研究者とプログラムチームとの間のパートナーシップの重要性を強調した。
