EGSY8p7

EGSY8p7は、うしかい座の方向におよそ132億光年離れて位置する、極めて遠方の高赤方偏移銀河です。この銀河は正式にはEGSY-2008532660とも呼ばれます。分光観測によって得られたその赤方偏移の値はz=8.68に達し、これは宇宙がビッグバンによって誕生してからわずか約5億7000万年後という、宇宙史のごく初期にこの銀河が既に存在していたことを物語っています。その存在は、ハワイのマウナケア山にあるW・M・ケック天文台を用いた観測によって確認されました。

この銀河が天文学分野で特に注目を集めたのは、その発見が報告された2015年8月において、既知の銀河の中で最も遠い天体であることが判明したためです。当時、最遠記録を保持していた銀河の記録を更新し、初期宇宙の探査における新たなマイルストーンとなりました。しかし、宇宙観測技術は絶えず進歩しており、EGSY8p7の発見からわずか数ヶ月後の2016年3月には、さらに遠い銀河GN-z11が見つかっています。そして2022年現在においても、GN-z11や、2018年に精密な赤方偏移が測定されたMACS1149-JD1など、より遠方の宇宙の銀河が次々と発見され、探査が進められています。

EGSY8p7の観測を成功させる上で助けとなった要因の一つに、地球に届くその光が、手前に存在する銀河団などの重力によって約2倍に拡大される「重力レンズ効果」を受けたことが挙げられます。遠く離れた微弱な天体の光を捉える際には、このように自然が作り出す拡大鏡の効果が有効に働くことがあります。この銀河までの正確な距離を測定する鍵となったのは、水素原子が特定のエネルギー遷移に伴って放出する「ライマンα線」の赤方偏移を観測することでした。天体の光が宇宙空間を伝播する間に、宇宙の膨張によってその波長が伸びて長波長側にずれる現象が赤方偏移であり、これは天体までの距離を知る上で欠かせない情報を提供します。

しかし、ライマンα線の検出は、EGSY8p7が宇宙のごく初期に存在していたことを考慮すると、本来であれば非常に困難であると予想されていました。現在の宇宙論に基づけば、初期宇宙の大部分は電気を帯びていない中性水素ガスに満たされており、この中性水素ガスはライマンα線を強く吸収する性質を持っているため、遠方の天体から放出されたライマンα線は、地球に到達する前にほとんど遮られてしまうと考えられていたからです。したがって、EGSY8p7からライマンα線が明確に検出されたことは、天文学者たちにとって大きな驚きとなりました。

なぜ、本来吸収されるはずのライマンα線が観測できたのでしょうか。その理由として有力視されているのは、宇宙の歴史において中性水素が再び電離された「宇宙の再電離」と呼ばれる時代が、宇宙全体で一様に始まったわけではないという可能性です。再電離時代は、初期の銀河や恒星から放たれる強い紫外線などによって、宇宙空間を満たしていた中性水素が徐々に電離されていった期間です。もし、この再電離が宇宙全体にわたって一斉に進むのではなく、特定の領域から先に始まったのだとすれば、EGSY8p7からの光がたまたま、周囲の中性水素が既に電離されて透過性が高くなった領域を通り抜けて、地球まで遮られることなく到達したのかもしれません。EGSY8p7からライマンα線が観測されたことは、宇宙の再電離がどのように進行したのか、その不均一性に関する重要な手がかりを提供しており、今後の初期宇宙研究において重要な役割を担っています。

EGSY8p7のような初期宇宙に存在する銀河を研究することは、宇宙が現在の姿になるまでの進化の過程、特に初期の銀河形成や、宇宙全体の透過性を決定づけた再電離といった根本的な現象を理解するために不可欠です。これらの観測は、遠い過去の宇宙の姿を明らかにするだけでなく、私たちが存在するこの宇宙がどのように始まり、どのように進化してきたのかという、根源的な問いに迫るための重要な一歩となります。

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