追跡された最初の星の指紋

宇宙の星の形成は、ビッグバンの2億5千万年後に使用された可能性があります

遠方の銀河MACS J1149.5 + 2223の酸素(赤)の存在は、最初の星を示しています。 ©ALMA(ESO / NAOJ / NRAO)、NASA / ESAハッブル宇宙望遠鏡、W。Zheng(JHU)、M。Postman(STScI)、CLASHチーム、橋本他
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原始的な輝き:宇宙の最初の星は、以前に考えられていたよりも早く生まれた可能性があります-ビッグバンの2億5千万年後に輝いた可能性があります。 この兆候は現在、132.8億光年離れた銀河の天文学者によって発見されています。 Nature誌で報告されているように、彼らの光には酸素のスペクトル信号が含まれています。これは、最初の星の世代が死んだ後にのみ放出された元素です。

ビッグバンの後に最初の星が現れたとき、彼らは宇宙の「暗黒時代」を終わらせました-そして、さらなる発展のための条件を作成しました。 しかし、このターニングポイントが発生したとき、これまでのところ不明です。 たとえば、ヨーロッパのプランク衛星からのデータは、約5億5, 000万年後の星形成の遅い開始を表しています。 しかし、その間に、天文学者ははるかに古い銀河を発見し、ビッグバンから1億8000万年後に最初の星の放射線にさらされたはずのイオン化水素も検出しました。

宇宙初期の銀河

大阪の産業大学の橋本拓也氏と彼の同僚によって、非常に初期の星形成の別の兆候が発見されました。 彼らは私たちから132億8000万光年離れた銀河MACS1149-JD1で探しているものを見つけました。 それは、宇宙がたった約5億年前の時代から来ています。 距離を正確に決定できる最古の銀河である、と研究者は報告しています。

しかし、驚くべきことに、天文学者がこの銀河をアタカマの大型ミリ波/サブミリ波配列(ALMA)で観察したとき、彼らは光のスペクトル-化学元素のスペクトル信号に顕著な輝線を発見しました。 「アルマ望遠鏡がそのような記録的な距離で元素の指紋を検出できたことは本当に驚くべきことです」と、ボルチモアのジョンズ・ホプキンス大学の共著者であるウィー・ジェンは言います。

MACS1149-JD1の893ミクロンのスペクトルのピークは、イオン化された酸素の存在を示しています。 アルマ(ESO / NAOJ / NRAO)、橋本他

最も早い酸素の信号

しかし、さらに興味深いのは、このスペクトル線が明らかにしたことです。 それは二重イオン化された酸素のスペクトル指紋であったため、核融合によって星に最初に形成された元素です。 最初の星の世代の爆発的な死の後、この要素は宇宙に広がりました。 この要素の最も初期の証拠は、ビッグバンから約6億年後の時代から来ています。 ディスプレイ

しかし今、橋本と彼のチームは、さらに1億年前の酸素の「指紋」を発見しました。 彼の証言は、銀河MACS1149-JD1に見える星が少なくとも1つ前の世代を持っていたに違いないことを証明しています、と天文学者は言いました。 天体物理モデルを使用して、これらの最初の星を作成する必要がある時期を計算しました。

2億5千万年後の最初の星

結果:ビッグバンの2億5千万年後、最初の星は遠くの銀河で輝いていたに違いありません。 天文学者は、その時の彼らの強い放射線が銀河ガスを宇宙に遠くまで投げて、星形成の一時的な休止に至ったのではないかと疑っています。 ガスが後退したときのみ、最初の星が生成した酸素をイオン化して、2番目の星の誕生が始まりました。

振り返ってみると、これにより銀河MACS1149-JD1に星が形成された可能性がありました. ALMA(ESO / NAOJ / NRAO)

このシナリオは、宇宙の「暗黒時代」が以前考えられていたよりもはるかに短いことを示唆しています。 「これは、宇宙の夜明けの分類に刺激的な結果をもたらします-最初の星と銀河が出現した時間です」と、University College Londonの共著者Nicolas Laporteは言います。 「宇宙の夜明けのこの瞬間を制限することは、宇宙論の聖杯のようなものです」と彼の同僚のリチャード・エリスは付け加えます。

天文学者たちは今朝の夜明けの最初の「指紋」を手に入れたところです。 「しかし、最初の星明かりの誕生を直接観察できる瞬間に近づいていると楽観視しています」とエリスは言います。 (Nature、2018; doi:10.1038 / s41586-018-0117-z)

(ESO、NRAO、ユニバーシティカレッジロンドン、2018年5月17日-NPO)