ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（James Webb Space Telescope）のデータから、ウォータールー大学（University of Waterloo）が率いるチームは、約85億年前に光が放たれた「クラゲ」銀河の候補を特定しました。赤方偏移 z = 1.156 とカタログ化され、COSMOSフィールドのJWST観測データから発見されたこの天体は、近傍のクラゲ銀河系を定義づける、ガスと若い星からなる長い触手のような流れを見せています。この発見は『The Astrophysical Journal』誌に「JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156」として掲載され、環境による剥ぎ取り（environmental stripping）という現象が、天文学者がこれまで確認していたよりもはるかに早い宇宙の歴史の中で起きていたことを示しました。
COSMOSフィールドにおけるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の発見
COSMOSフィールドは、遠方の微かな銀河を鮮明に観測できるように選ばれた、深宇宙の整った空の領域であり、サーベイ観測において重要な役割を果たしてきました。研究チームはこの調査の進んだ領域のJWSTによる画像と分光データを再検証し、周囲の環境によって能動的に変化している銀河の兆候を探す中で、このクラゲ銀河の候補を特定しました。COSMOSフィールドは手前の天体による混入が最小限であり、非常に深い多波長カバレッジがあるため、JWSTの赤外線感度によって、宇宙論的な距離で引き伸ばされ赤方偏移していても、空間的に解像された特徴を見ることが可能になりました。
ウォータールー天体物理学センター（Waterloo Centre for Astrophysics）のバンティング博士研究員であるIan Roberts博士は、この発見を予想外だったと説明しています。データセットを精査している際、チームはこれまで記録されていなかった遠方の銀河に、コンパクトな核と長く尾を引くフィラメントという、紛れもない形態を見出したのです。近赤外線におけるJWSTの解像度とCOSMOSの重層的なデータの組み合わせにより、チームはこの銀河の赤方偏移を測定し、宇宙の歴史の初期段階、高密度な環境において能動的に剥ぎ取りが行われている系の物理的描像を構築することに成功しました。
クラゲ銀河とは何か？
クラゲ銀河とは、移動する銀河の後方にたなびく、ガスと新しく形成された星からなる長い触手のような尾を持つことから名付けられた形態学的分類です。これらの尾は単なる飾りではありません。銀河が銀河団を満たす高温で高密度のガスの中を突き進むときに形成されます。この銀河団内媒質の圧力が銀河の星間ガスに作用するプロセス（ラム圧剥ぎ取りとして知られる）は、走行中の車から飛沫を吹き飛ばす風のように銀河から物質を掃き出し、ガスが冷却されて新しい星へと崩壊する細長い流れを残します。
ハッブル宇宙望遠鏡や地上望遠鏡などの機器で観測された近傍の例では、尾の中に星形成の見事な結び目があり、銀河の円盤部では星形成が急激に打ち切られていることがわかります。今回の z = 1.156 の候補が注目に値するのは、宇宙が現在よりも大幅に若かった頃にも同じ物理現象が働いていたことを実証している点にあり、これは標準的なモデルが予測していたよりも早い時期から、銀河団環境が銀河にとって過酷であった可能性を示唆しています。
初期の銀河団における剥ぎ取りを示すJWSTの証拠
今回の発見以前、天文学者たちは、強力なラム圧剥ぎ取りを引き起こすほど巨大な銀河団は、赤方偏移が1前後の時代には稀であると考えていました。今回の新たな候補は、z = 1.156（約85億年前のルックバックタイムに相当）において剥ぎ取りと一致する明確な形態学的兆候を示しています。その時期は、現在のような巨大な銀河団が確立されるよりもずっと前の時代であり、剥ぎ取りを可能にする原始銀河団や高密度環境が、すでに銀河を能動的に再形成していたことを示唆しています。
この意味するところは二つあります。第一に、星形成をクエンチ（抑制）し、ガスが豊富な渦巻銀河を受動的な銀河団住人の銀河へと変貌させる環境プロセスが、多くのシミュレーションの予測よりも早くから、より広範囲に効果を発揮していた可能性があるということです。第二に、このような銀河の存在は、今日の銀河団に見られる大量の「死んだ」銀河の形成メカニズムを提供します。ガスの剥ぎ取りは星形成の終わりを加速させ、銀河団の核を支配する赤くて静穏な系を残していくのです。
JWSTはいかにして尾を捉えたか：撮像と背景
近赤外線および中間赤外線に最適化されたJWSTの観測機器は、可視光が赤外線へと赤方偏移した遠方銀河の構造を解像するために不可欠です。実質的に、これはJWSTが、宇宙論的な距離にあるクラゲ銀河のコンパクトな恒星核と、広がったかすかなフィラメントの両方を明らかにする星の光や塵による再放射を撮影できることを意味します。高温の銀河団ガスを追跡するX線マップから、環境の文脈を提供する地上ベースの分光データまで、COSMOSフィールドの広範な補助データは、その銀河が真に高密度な環境にあるのか、あるいは単にその近くに投影されているだけなのかを研究者が解釈する助けとなります。
論文では、この天体は反論の余地のない確定的な事例というよりは強力な候補として提示されていますが、形態的な証拠と赤方偏移の組み合わせにより、剥ぎ取りを受けている銀河の最も初期の説得力のある例の一つとなっています。今後のJWSTによる追跡観測や、深いX線または電波データは、周囲の高温媒質の存在を確認し、系の力学をより強固に確立するのに役立つでしょう。
この発見が銀河進化にとって重要な理由
銀河は内部プロセスと外部プロセスの混合によって進化します。星形成におけるガスの消費、超新星や活動銀河核からのフィードバックといった内部プロセスは、環境に関わらず機能します。一方で、潮汐相互作用やラム圧剥ぎ取りのような外部プロセスは周囲の状況に依存します。z ≈ 1.156 で剥ぎ取りを受けた銀河が見つかったことは、このバランスを変化させます。つまり、宇宙が現在の約半分の年齢だった頃には、環境主導の変容がすでに重要であったことを示しています。
この変化は、銀河の形成とクエンチングのモデルに具体的な影響を及ぼします。観測された銀河の統計を再現しようとするシミュレーションは、少なくとも一部の領域において、より強力あるいはより早期の環境効果を考慮に入れなければなりません。観測天文学において、この発見は、これまでぼやけた信号や統合された信号としてしかアクセスできなかったルックバックタイムにおいて、JWSTが銀河とその環境の相互作用を解像できることを証明するものです。
次のステップ：候補の確認と近傍の探索
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、チームがCOSMOSのような広大なサーベイ領域を新たな感度と解像度で再処理するにつれ、驚きを提供し続けています。高赤方偏移で新たに特定された各天体は、単なるデータポイントではなく、宇宙の時間を超えて銀河を形成する物理プロセスの探針となります。z = 1.156 のクラゲ銀河候補は、深い赤外線視力が、若い宇宙に関する私たちのナラティブをいかに書き換えるかを示す鮮やかな例です。
情報源
- The Astrophysical Journal (研究論文: "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156")
- ウォータールー大学 (Waterloo Centre for Astrophysics)
- ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (NASA/ESA/CSA 観測)
- COSMOS (Cosmic Evolution Survey)
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