MIT Tech Review: 初期の宇宙で酸素が急激に増加した痕跡を発見＝国立天文台など

フラッシュ2023年12月8日

宇宙
初期の宇宙で酸素が急激に増加した痕跡を発見＝国立天文台など
by MITテクノロジーレビュー編集部 [MIT Technology Review Japan]

国立天文台、東京大学などの共同研究チームは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の大規模観測データを用い、133億年前の初期宇宙まで遡って酸素の存在比を調べることに成功。宇宙の最初の5～7億年（131億～133億年前）における銀河の中で、酸素が急激に増えたことを裏付ける証拠を初めて得た。地球や生命に欠かせない酸素が、宇宙の歴史の中でどのように作られてきたのかを明らかにする上で重要な成果と言える。

研究チームは今回、2022年に科学運用を始めたジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の近赤外線分光器「NIRSpec」で得られた1～5マイクロメートル（1マイクロメートルは10^－6メートル）領域の観測データを使って、これまで酸素の存在比を調べることがほぼ不可能だった120億年以前の遠い銀河を138個を発見。それらにおける酸素の存在比を測定した。

その結果、現在から131億年前までの銀河では、銀河の質量などに応じた量の酸素が存在していることが明らかになった。その一方で、131億～133億年前で見つかった7個の銀河は全て、酸素の存在比が半分程度であり、このうち6個は95％以上の確率で酸素の存在比が少ないことがわかった。研究チームによると、このことから、宇宙の誕生から最初の5億～7億年において、銀河における酸素の存在比が急激に増えたことが分かるという。

遠くの銀河に含まれるガスを観測することで、過去の宇宙における酸素の存在比を測ることができる。これまでの観測から、ビッグバンから約20億年後（120億年前）の宇宙においては、銀河の中に既に豊富な酸素が存在することが分かっていたが、それより過去の宇宙にある銀河からの光は、宇宙膨張の影響を強く受けて、近赤外線になるため、ほとんど観測できていなかった。

研究論文は、米国の天体物理学専門誌「アストロフィジカル・ジャーナル・サプリメントシリーズ（The Astrophysical Journal Supplement Series）」の電子版に、2023年11月13日付けで掲載された。

（中條）
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