こんにちは、赤ちゃん銀河!数千万歳!宇宙の進化解明へ!規模が小さいと若い銀河!

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アンドロメダ銀河など多くの銀河は100億歳を超えており、超遅生まれの赤ちゃん銀河となる!


こんにちは、赤ちゃん銀河!数千万歳!宇宙の進化解明へ!規模が小さいと若い銀河!

 

宇宙の時間からすると、生まれたばかりの銀河が見つかった。

約4億光年先にあるその銀河は推定数千万歳。

太陽系が属する天の川系銀河や、近くにあるアンドロメダ銀河など多くの銀河は

100億歳を超えており、超遅生まれの赤ちゃん銀河となる。

長老となっている銀河が宇宙初期にどんな赤ちゃん時代を過ごしたのかは宇宙の大きな謎だ。

今回の赤ちゃん銀河から解明のヒントが得られそうだ。

「赤ちゃん銀河はかなり変わった姿形をしている」。

研究グループのリーダーで、国立天文台と東京大学を兼務する大内正己教授は話す。

まず規模がとても小さい。

銀河の代表例である天の川銀河の星を全部集めると総質量は

太陽を約1000億個相当になるが、10万分の1の約80万個相当しかない。

これまでの研究から、規模が小さいことは若い銀河の一つの特徴であると考えられている。

最大の特徴は赤ちゃん銀河が水素やヘリウムなどの軽い元素ばかりでできている点だ。

酸素や鉄などの重い元素がほとんどない。

最大の特徴は赤ちゃん銀河が水素やヘリウムなどの軽い元素ばかりでできている点だ!

重元素の代表例である酸素は、太陽における含有率を100%とするとわずか1.6%だ。

天の川銀河が太陽とほぼ同じ元素組成であるのに比べ、重元素が異常に少ない。

重元素の欠乏は銀河の若さを示す証拠だ。

銀河では最小世代の星が年老いて爆発すると、その残骸から第2世代の星が生まれ、

それが爆発して第3世代星が生まれ、という世代交代を繰り返す。

星が爆発するたびに重元素が撒き散らされて銀河内に蓄積する。

人間になぞらえると、重元素は「肌のシワ」だ。

重元素の乏しさは、幼児のように肌にシワがなくてすべすべしていることを意味する。

大内教授らは観測事実などからこの銀河が誕生から

数千万年しか経っていない赤ちゃん銀河であると結論づけたが

「実はこのような銀河はこれまでほとんど知られていなかった」大内教授。

それには理由がある。

宇宙は約138億年前に誕生し、その数億年後から小さな銀河がじ徐々に出来始め、

それらが合体して大きな銀河に成長していったと考えられている。

宇宙のより古い時代を探るのは、より遠くの宇宙を見れば良いが、遠くにある天体ほど暗くなる。

世界最高性能の望遠鏡を持ってしても、宇宙の誕生から約5億年間の様子を観測することは難しい。

そのため、ほとんどの銀河で赤ちゃん時代の姿を調べられないのが現状だ。

ただ抜け道はある、多数の銀河が集まってできた大規模構造などを説明する宇宙進化のシナリオによれば、

ごくほそぼそとだが、その後の時代も銀河が生まれ続けていると考えられている。

宇宙誕生から約100億年後に生まれた銀河であれば、約38億光年先の宇宙を調べれば良い。

現在でも十分観測できる。

もっとも「そんな『遅生まれ』の銀河を、大型望遠鏡を使って

本格的に探してみようという研究者はいなかった」大内教授。

赤ちゃん銀河は近い距離にあっても暗く、数が少ない。

理論的に予想されてはいるが、確実に存在するかどうかはわからない。

そんな天体を、夜空に輝く天の川銀河の星の数々や、普通の銀河の中から探し出すのは、

砂漠の中から1粒のダイヤモンドを見つけるのに等しい。

大内教授らが着目したのは、世界最大級のすばる望遠鏡が夜空の広域を撮影した画像データベースだ。

世界最大級のすばる望遠鏡が夜空の広域を撮影した画像データベースだ!

そのデータベースの天体に載っている天体の中には、他の望遠鏡では捉えられない

暗い天体も多数あり、その中に赤ちゃん銀河が潜んでいる可能性があった。

と言っても人間に頼って探すのでは膨大な時間がかかるので、人工知能=AI を使って効率的に探索した。

その結果、候補天体を27個まで絞り込むことに成功した。

その中に一つが、ヘルクラス座の方向、約4億3000万年光年の距離にある今回の銀河だった。

この銀河の推定年数が数千万歳であることから逆算すると、今から約5億年前に誕生したことになる。

地球でいうと、古代の海に様々な生物が出現した時代だ。

今回、非常に遅生まれの銀河の存在が確認されたことで、宇宙進化のシナリオの正しさが裏付けられることのもなった。

この分野に詳しい大阪大学の長峯健太郎教授は「宇宙論的な構造形成の観点からも大変興味深い発見だ」と話す。

大内教授らは、見つかった赤ちゃん銀河の中でどのようなことが起きているのか、研究を進めている。

新事実が明らかになる日はそう遠くない日かもしれない。

中島林彦  日経新聞。

 

 

望遠鏡で撮影した天体画像を人工知能=AI でグループ分けし、目的の銀河を探る方法が注目されている!


AIによる銀河探査!天体画像を効率よく分類!

 

望遠鏡で撮影した天体画像を人工知能=AI でグループ分けし、目的の銀河を探る方法が注目されている。

大内教授らはすばる望遠鏡の巨大デジタルカメラで撮影した約4000万個の天体を、

AIの手法を用いたシステムで、まず4タイプに大きく分類した。

天の川銀河の星と、普通の銀河、非常に遠くにありながら明るく輝く銀河、

そしてターゲットとなる近い宇宙の赤ちゃん銀河だ。

各タイプの天体は多様性がある。

最終的には4タイプに合わせて12万種類の天体モデルを設定し、各天体の種類を判定した。

その際、すばる望遠鏡などによる超遠方の銀河観測の知見を生かし、AI に最適な手本を学ばせた。

キーワード 日経新聞。

 

ではこの件について詳しく調べてみます!

 

 

宇宙は約138億年前、ビッグバンと呼ばれる大爆発から始まった!

宇宙は約138億年前、ビッグバンと呼ばれる大爆発から始まった!

 

[形成直後の“赤ちゃん銀河”を発見、宇宙最後の銀河の可能性も – 東大など]

東京大学(東大)や国立天文台などからなる国際研究チームは2020年8月1日、現在の宇宙に残る、

形成して間もない銀河を複数発見することに成功したと発表した。

すばる望遠鏡の大規模データと、機械学習に基づく新手法を組み合わせることにより実現した。

【画像】

すばる望遠鏡とケック望遠鏡で取得された、HSC J1631+4426 のスペクトル

これにより、形成初期銀河の存在を現在の宇宙で実証するとともに、標準的宇宙論モデルの裏付けにもなった。

さらに、宇宙が誕生してから約2億年ごろに、銀河がどのように形成されていったか、

その期限や性質についても理解が進むと期待される。

研究成果は米国の天体物理学誌「アストロフィジカル・ジャーナル」に、8月3日付けで掲載される予定。

宇宙はいまから約138億年前、ビッグバンと呼ばれる大爆発から始まったとされる。

誕生した直後の宇宙は、水素やヘリウムといった軽いガスが充満していたと考えられている。

そして宇宙の誕生から約2億年が経ったころ、宇宙で初めての恒星や、その集合体である銀河が誕生。

そうした恒星の内部で起こる核融合反応などで、生命の源となる酸素や炭素、鉄といった重元素が生まれていった。

つまり、現在の宇宙には、重くて年老いた、そして酸素などをたくさん含んだ銀河があるものの、

生まれたばかりの宇宙には、軽くて若い、また重元素が含まれていない銀河がたくさんあったと考えられている。

しかし、これまで人類が観測してきた銀河は、宇宙の誕生から5億年以降に生まれたものばかりであり、

つまり生まれたばかりの宇宙にあったはずの形成間もない

銀河はまだ観測できておらず、その性質や起源などはわかっていない。

そんななか、標準的な宇宙論によると、現在の宇宙にもわずかに

形成初期の銀河が残っている可能性があると予言されていた。

そして実際に、近年の観測で、「極重元素欠乏銀河」という銀河が見つかりつつある。

極重元素欠乏銀河は、恒星の集合体である銀河でありながら、重元素量(酸素の含有量)が、

ひとつの恒星である太陽の10%以下しかない天体のことで、たとえば「IZw18」という銀河は、太陽の2.7%しかない。

また、質量も太陽の質量の約100万倍と小さく、さらに誕生から

1億歳以下と若いなど、形成初期の銀河の性質を備えていることがわかってきた。

そして、現在の宇宙にある、こうした赤ちゃんのような銀河について調べれば、宇宙誕生直後に生まれた

銀河(初期宇宙銀河)についてもわかるのではないか、つまり初期宇宙銀河の

「生ける標本」なのではないか、と考えられ、世界中で研究が進んでいる。

しかし、極重元素欠乏銀河を観測するには、大きく3つの課題があった。

1つ目は、こうした形成初期の銀河は、現在の宇宙では希少であり、発見が難しいこと。

2つ目は、従来の観測方法では、明るい銀河しか観測できず、生まれたばかりの暗い銀河を見つけるのは難しいこと。

そして3つ目は、従来使われていた銀河の色選択手法では、間違いが多かったり、時間がかかったりすることである。

そこで今回、元東京大学大学院の小島崇史博士と国立天文台/東京大学宇宙線研究所の大内正己教授が率いる

国際研究チームは、こうした課題を解決するため、すばる望遠鏡の大規模データと、機械学習を組み合わせた新手法を開発した。

まず1つ目と2つ目の課題については、すばる望遠鏡に搭載された

超広視野主焦点カメラ(HSC、Hyper Suprime-Cam)戦略的観測プログラムのデータを使うことで解決。

HSCは非常に広い範囲を、暗いところまで深く撮像でき、従来の100倍暗い天体も観測できるという特徴をもつ。

HSCは非常に広い範囲を、暗いところまで深く撮像でき、従来の100倍暗い天体も観測できるという特徴をもつ!

ただ、こうして集められた膨大なデータのなかから、

形成初期の銀河だけを探し出すのは、3つ目の課題にもあったように難しく時間がかかる。

そこで研究チームは、ディープ・ニューラル・ネットワークという機械学習の一種を用いた新手法を新たに開発。

さまざまな天体の色を機械に覚え込ませることで、形成初期の銀河と、

今回の研究の対象ではない他の天体とを自動的に、また正確に分類できるようにした。

その結果、HSCが集めた約4000万個の天体のデータから、27個にまで形成初期の銀河の候補を絞り込むことに成功。

そしてそのなかから、4個の候補について、ケック望遠鏡、すばる望遠鏡、そしてマゼラン望遠鏡にある

高性能な分光器で観測した結果、すべてが形成初期の銀河であることが判明した。

特筆すべきは、そのなかのひとつである、ヘラクレス座の方向、地球から4.3億光年離れた位置にある

「HSC J1631+4426」と呼ばれる銀河について、酸素含有量が太陽の1.6%しかないことが判明。

この酸素含有量は、これまで発見されたどの銀河よりも小さく、最小記録を樹立した。

これほど酸素含有率が低いということは、この銀河にあるほとんどの星が、ごく最近作られたことを意味している。

研究チームを率いた一人である大内氏は、「このHSC J1631+4426に含まれる星の総質量は80万太陽質量で、

私たちが住む天の川銀河のわずか10万分の1ほどしかないことが明らかになりました」と語る。

すなわち、HSC J1631+4426は銀河でありながら、天の川銀河を構成する星団1つと同程度の質量しかなく、きわめて軽い。

また、その年齢も約1000万年と、天の川銀河の約1000分の1というきわめて若い、

赤ちゃんのような形成初期の銀河であると結論づけられた。

この研究の意義について、研究チームは「宇宙ができたばかりのころには、このような形成初期の銀河が

多くあったと考えられていますが、標準的な宇宙論によると、現在の宇宙にもわずかに

形成初期の銀河が残っている可能性があると予言されていました。

今回の発見は、形成初期銀河の存在を現在の宇宙で実証するとともに、

標準的宇宙論モデルの裏付けにもなりました」と語る。

また、宇宙は数十億年前から、暗黒エネルギーが優勢となり、加速膨張が進み、

宇宙の物質密度が急激に減少しつつあると考えられている。

このような宇宙では、重力によって新たに物質が集まることが難しくなるため、

近い将来(いまから300億年後から1500億年後)には、

新しい銀河が誕生しなくなる時代が到来すると予想されている。

したがって、HSC J1631+4426は最後の世代の銀河の1つではないかとも考えられるという。

一方、そもそもの研究の発端である、「生まれたばかりの宇宙にあったはずの形成初期の銀河」が、今回見つかったような

「現在の宇宙にある形成初期の銀河」がまったく同じようなものであるかは、今回の研究だけではわからない。

その決着をつけるためには、実際に「生まれたばかりの宇宙にあったはずの形成初期の銀河」を観測する必要がある。

現在、米国航空宇宙局(NASA)は、次世代の宇宙望遠鏡「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)」を開発しており、

完成して運用が始まれば、生まれたばかりの宇宙の姿さえも観測できると期待されている。

しかし、何の信号を取れば、「生まれたばかりの宇宙にあったはずの形成初期の銀河」を

観ることができるのかどうかという肝心なことが、じつはまだわかっていないという。

そこで、今回観測できた「現在の宇宙にある形成初期の銀河」のデータが、

そうした宇宙初期かつ形成初期の銀河を探すために活用できる可能性もあるとしている。

マイナビニュースより。

 

 

宇宙には数百万のスーパークラスターがある!

生まれたての宇宙で一番大きい赤ちゃん超銀河団!宇宙には数百万のスーパークラスターがある!

 

[生まれたての宇宙で一番大きい赤ちゃん超(ちょう)銀河団]

私たちの宇宙を外がわから写真にとれるくらいの大きな

自撮り棒(じどりぼう)を持っていたら、どんな写真になるでしょうか?

宇宙は、「コズミック・ウェブ」というクモの巣のような構造で広がっています。

銀河系の中は星たちが大きなクモの巣構造で結ばれていますし、銀河たちも

銀河群を、そして銀河群も銀河団というクモの巣構造を作り上げています。

銀河団が集まると、すべての中で最も大きな構造をなします。

これを超銀河団=スーパークラスター  といいます。

このスーパークラスターは、何億光年にもひろがります。

今のところ見つかったのは50個にもなりませんが、

宇宙には数百万のスーパークラスターがあると考えられています。

これらは共に、我々がコズミック・ウェブと名づけた巨大で複雑なネットワークを形成します。

今週、宇宙の遠いところに新しい超銀河団の発見が発表されました。

そして、ギリシャ神話の巨神の名にあやかり「ハイペリオン」というニックネームが付きました。

この赤ちゃん超銀河団は、およそ110億光年むこうで、まだ成長中です。

この赤ちゃん超銀河団は、およそ110億光年むこうで、まだ成長中です!

まだ成長しているのですが、地球からこのように遠くはなれた場所で今までに発見されたなかでは最大の構造です。

この超銀河団はとても遠くにあるので、私たちは宇宙がとても若かったころの昔の姿を見ているのです。

これは、光は宇宙の何よりも速く進むのですが、その光ですら宇宙を旅するのにとても時間がかかるからです。

このスーパークラスターのようなとても遠くの天体に対しては、光が地球に届くまでに何十億年もかかります。

私たちが実際に見ているのは、はるか昔、宇宙がまだ若かったころのこの天体の姿なのです。

宇宙が非常におさない時にこんな大きなものがあったとなると、宇宙が生まれてからこれが

成長するまでに時間がほとんどなかったことを考えると、びっくりですね。

しかし、この古い時代のスーパークラスターは、すでに1千兆こ以上の太陽を作るのに十分な材料を持っています。

それは今日発見されている宇宙で最大のクモの巣構造と、ほとんど同じ大きさになります。

知っ得ダネ

私たちの銀河系もふくむ超銀河団は、ハワイのことばで「広々とした天空」という

意味の「ラニアケア」超銀河団と呼ばれています。

約10万個の銀河の集まりです。

Noticias 記事より。

 

 

110億年前の赤ちゃん銀河団、爆発的に星を形成!

110億年前の赤ちゃん銀河団、爆発的に星を形成!3つの銀河からは、かなり速いペースで星が生み出され!!

 

[110億年前の赤ちゃん銀河団、爆発的に星を形成]

234個の天体、最古級の銀河団か

初期宇宙の観測を行っていた天文学者らが、赤ちゃん銀河が多数集まっている場所を見つけた。

これまで知られているうち最古の銀河団ではないかと見られている。

天の川銀河をはじめとする現代の銀河はそれぞれ寄り集まって銀河団を形成しているが、

その形成時の様子についてはこれまでよくわかっていなかった。

今回、米アリゾナ大学スチュワード天文台のブレンダ・L・フライ氏らの研究チームは、

欧州宇宙機関(ESA)のプランク宇宙望遠鏡とハーシェル宇宙望遠鏡、そして

重力レンズ効果を利用して、100億光年~110億光年かなたにある今回の銀河の集まりを発見した。

天文学術誌『Astronomy & Astrophysics』の次号に論文が掲載される。

100億光年~110億光年離れた天体からの光は、その天体の100~110億年前の姿を示す。

宇宙そのものは138億年前にできたとされているので、

新たに発見された銀河は、宇宙の歴史のごく初期に生まれたものと言える。

(参考記事:「宇宙の化石、「Segue 1」銀河」)

[若い銀河は「全力疾走」する]

研究者らはまず、プランク宇宙望遠鏡を使って作成された、

ビッグバン後の放射を記録した巨大な全天マップを詳細に調べ上げた。

新たに発見された銀河は、宇宙の歴史のごく初期に生まれたものと言える!

遠赤外線からサブミリ波までの範囲で観測されたこのデータからは234個の天体が見つかった。

これらは今日我々が目にしている銀河団よりも前の段階にある銀河団とみられる。

(参考記事:「大量の星形成、巨大銀河団を発見」)

プランク宇宙望遠鏡による全天マップ。中央には天の川銀河の塵が形成する帯が走っている。

黒い点に見えている初期銀河団については、ハーシェル宇宙望遠鏡でより詳細な観測が行われた。

(Image by ESA and the Planck Collaboration)

[画像のクリックで拡大表示]

続いて、NASAのハーシェル宇宙望遠鏡でさらに詳しい観測を行い、

プランクのマップに見られる黒い点が、それぞれ銀河が密集した領域であることを確認した。

さらにそのうちの3つの銀河からは、かなり速いペースで星が生み出されており、

生まれた星の全質量は最大で1年間に太陽1500個分にもなることがわかった。

これにより、長年にわたる疑問が解決された。

「若い銀河が星を形成するスピードは、マラソンランナーがペースを調整しながら走るようなゆるやかなものなのか、

それとも爆発的に速いものなのかはわかっていませんでした」とフライ氏は書いている。

「若い銀河はのんびりとではなく、劇的なスピードで形成されることが判明しました。

星が生まれる際の光で輝く銀河は、空に打ち上がる花火のようです。

フルマラソンで言えば、最初の1マイルを全力疾走して、残りを歩いているようなものでしょう」

NATIONAL GEOGRAPHIC 記事より。

 

 

赤ちゃん時代を!どのように過ごしたのか宇宙の大きな謎!

赤ちゃん時代を!過ごしたのか宇宙の大きな謎!水素やヘリウムなどの軽い元素ばかり!

 

今日のまとめ!

宇宙の時間からすると、生まれたばかりの銀河が見つかった。

約4億光年先にあるその銀河は推定数千万歳。

太陽系が属する天の川系銀河や、近くにあるアンドロメダ銀河など

多くの銀河は100億歳を超えており、超遅生まれの赤ちゃん銀河となる。

長老となっている銀河が宇宙初期にどんな赤ちゃん時代を過ごしたのかは宇宙の大きな謎だ。

今回の赤ちゃん銀河から解明のヒントが得られそうだ。

「赤ちゃん銀河はかなり変わった姿形をしている」。

まず規模がとても小さい。

銀河の代表例である天の川銀河の星を全部集めると総質量は

太陽を約1000億個相当になるが、10万分の1の約80万個相当しかない。

これまでの研究から、規模が小さいことは若い銀河の一つの特徴であると考えられている。

最大の特徴は赤ちゃん銀河が水素やヘリウムなどの軽い元素ばかりでできている点だ。

酸素や鉄などの重い元素がほとんどない。

重元素の代表例である酸素は、太陽における含有率を100%とするとわずか1.6%だ。

天の川銀河が太陽とほぼ同じ元素組成であるのに比べ、重元素が異常に少ない。

重元素の欠乏は銀河の若さを示す証拠だ。銀河では最小世代の星が年老いて爆発すると、

その残骸から第2世代の星が生まれ、それが爆発して第3世代星が生まれ、という世代交代を繰り返す。

星が爆発するたびに重元素が撒き散らされて銀河内に蓄積する。

もっとも「そんな『遅生まれ』の銀河を、大型望遠鏡を使って

本格的に探してみようという研究者はいなかった」大内教授。

赤ちゃん銀河は近い距離にあっても暗く、数が少ない!

赤ちゃん銀河は近い距離にあっても暗く、数が少ない。

理論的に予想されてはいるが、確実に存在するかどうかはわからない。

そんな天体を、夜空に輝く天の川銀河の星の数々や、普通の銀河の中から探し出すのは、

砂漠の中から1粒のダイヤモンドを見つけるのに等しい。

ヘルクラス座の方向、約4億3000万年光年の距離にある今回の銀河だった。

この銀河の推定年数が数千万歳であることから逆算すると、今から約5億年前に誕生したことになる。

今回、非常に遅生まれの銀河の存在が確認されたことで、宇宙進化のシナリオの正しさが裏付けられることのもなった。

赤ちゃん銀河が発見されましたが、どんな赤ちゃん時代を過ごしたかは謎に包めれています。

今回の赤ちゃん銀河から解明のヒントは得られるでしょうか?

宇宙が始まったのは138億年前でそれはビックバンと呼ばれる大爆発だったのです!

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ABOUTこの記事をかいた人

私はかなり高齢な建築家です。出身は伊豆の湯ヶ島で多くの自然に触れて育ちました。少年時代の思い出も記事になっています。趣味が多くカテゴリーは多義に渡ります。今は鮎の友釣りにハマっています。自然が好きで自然の中に居るのが、見るのが好きです。ですので樹木は特に好きで、樹木の話が多く出てきます。 電子書籍作りも勉強して、何とか発売できるまでになりました。残り少ない人生をどう生きるかが、大事です。