天文学：水の吸収線から得られた赤方偏移6.34でのマイクロ波背景放射の温度

観測された宇宙マイクロ波背景放射のひずみから、赤方偏移が0〜1の位置でのマイクロ波背景放射温度の直接的な測定値が得られる。赤方偏移1.8〜3.3の位置では、クエーサーの吸収線系における分子や原子の線励起温度に基づいた背景放射温度の推測値がさらにいくつか存在するが、これらはモデルに依存する。マイクロ波背景放射温度に予想される（1 + z）のスケーリング挙動からのずれは見られていないが、こうした測定は、赤方偏移z > 3.3という、宇宙の物質が支配的だった時代の遠い領域まではまだ及んでいない。今回我々は、大質量スターバースト銀河内のz = 6.34に位置し、128億年前に相当する宇宙マイクロ波背景放射に対する、水分子のサブミリメートルの線吸収の観測結果について報告する。基底状態のオルトH₂O（1₁₀–1₀₁）線の上の準位の、塵に富む銀河HFLS3での爆発的星形成活動による輻射ポンピングは、この遷移が最初にマイクロ波背景放射によって励起された後で、赤方偏移したマイクロ波背景放射の温度を下回る温度へと冷却される。これは、z = 6.34の位置におけるマイクロ波背景放射の温度が16.4～30.2 K（1σの範囲）であることを示唆しており、この結果は、標準的なΛCDM宇宙論から予測される通り、背景輻射温度が赤方偏移とともに上昇することと矛盾しない。

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