HD1

HD1は、ろくぶんぎ座の方向およそ135億光年の距離に位置する銀河候補天体です。2022年 4月8日に発見が報告された時点では、観測可能な宇宙の中で地球から最も遠い距離にある既知の天体である可能性が指摘され、大きな注目を集めました。その赤方偏移は13.27に達しており、これは宇宙誕生（ビッグバン）からわずか約3億3000万年後という、宇宙史のごく初期に存在していた天体の姿であると考えられています。

発見とその意義

HD1は、東京大学の播金優一氏らを中心とした国際研究グループによって発見されました。彼らの研究成果は、天体物理学の専門誌「アストロフィジカルジャーナル」に掲載されています。研究チームは、すばる望遠鏡、VISTA望遠鏡、スピッツァー宇宙望遠鏡など、合計1200時間以上に及ぶ広範な観測データを詳細に分析しました。そのデータには70万個以上の天体が写っていましたが、その中から極めて大きな赤方偏移を示す可能性のある候補天体が選出され、HD1と命名されました。この研究では、HD1と同程度に遠い可能性のある候補天体として、くじら座方向の「HD2」と「HD3」という二つの天体も報告されています。これらの候補天体は、初期宇宙を探る上で重要なターゲットであり、後継機であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）による第1期観測の優先的な対象となっています。

距離の測定と推定

HD1は、発見当初のカタログでは比較的近い銀河として扱われていましたが、アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）を用いた高精度な分光観測が行われました。その結果、HD1のスペクトルに含まれるイオン化した酸素の輝線が、これまで観測された中で最も大きい赤方偏移である z = 13.27 を示していることが判明しました。これは、それまで最も遠い銀河とされていたGN-z11（赤方偏移 z ≒ 11）を大幅に上回る値です。

この赤方偏移の値に基づくと、HD1から放たれた光が地球に届くまでに要した時間、すなわちHD1の見かけの距離は約135億光年（約41億パーセク）となります。これはGN-z11よりも約1億光年遠く、宇宙誕生からわずか3億3000万年後の宇宙の姿を捉えていることになります。さらに、宇宙の膨張を考慮した現在のHD1までの距離は、約334億光年にも達すると推定されており、これはGN-z11よりも10億光年以上遠方にあたります。

ただし、研究グループの一員である井上昭雄教授（早稲田大学）によれば、検出された赤方偏移信号の有意度は99.99%と非常に高いものの、天体発見を確定とみなすための一般的な基準とされる99.9999%以上にはわずかに届いていないとのことです。このため、厳密には「銀河候補天体」と位置づけられています。

明るさとその起源の謎

HD1は非常に明るく観測されており、その絶対的な明るさから推定される質量は、少なくとも太陽の10億倍、GN-z11と同等かそれ以上と考えられています。特に紫外線領域で際立って明るいことが特徴です。

この極めて強い光の起源については、主に二つの可能性が議論されています。一つは、HD1が活発に星を生み出している「スターバースト銀河」であるか、あるいは初期宇宙に特有のタイプの「クエーサー」であるという説です。もしスターバースト銀河説が正しければ、HD1では毎年100個以上のペースで新しい星が形成されていることになり、これは通常のスターバースト銀河の10倍以上という驚異的な活動率です。このような極端な星形成活動を説明するために、初期宇宙にのみ存在したと考えられている、高温で大質量な第一世代の星（種族III星）が形成されている可能性も指摘されています。

もう一つの可能性は、銀河の中心に巨大な超大質量ブラックホールが存在し、周囲の物質を吸い込む際に放出されるエネルギーが光として観測されているという説です。もしこの説が正しく、赤方偏移を z=13.3 と仮定すると、そのブラックホールの質量は太陽の約1億2000万倍にもなると推定されます。これは、これまで発見されていた最も古い超大質量ブラックホールよりもさらに約5億年も古い時代の天体ということになります。

しかし、ビッグバンからわずか3億3000万年という宇宙論的に短い時間で、いかにしてこれほど巨大なブラックホールが形成され得たのか、という点は天文学上の大きな謎として残されています。

HD1の正確な性質を解明するためには、さらなる詳細な観測が必要です。特に、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による赤外線分光観測によって、そのスペクトルがより高精度に解析され、上記のような起源の謎が解き明かされることが期待されています。

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