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天文学:最初の10億年で加速した超大質量銀河の形成

Nature 635, 8038 doi: 10.1038/s41586-024-08094-5

最近のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)による観測から、初期宇宙に予想外に多くの大質量銀河候補が存在することが明らかになっており、その存在領域は、これまでにサブミリ波観測で発見された候補よりも赤方偏移が大きく、光度が低い範囲まで拡張された。JWSTの観測で発見されたこれらの候補天体は、宇宙定数Λと冷たい暗黒物質(CDM)に基づく宇宙論モデルに異議を唱えるものと解釈されているが、これまでのところ、そうした研究は主に静止系での紫外光データのみに依存しており、赤方偏移の分光学的な裏付けは得られていない。本論文で我々は、JWSTのFRESCOサーベイで発見された、分光観測による赤方偏移が5〜9の、塵で隠された36の大質量銀河の系統的な研究について報告する。我々のサンプルでは、Λ CDMモデルとの矛盾は見られなかった。しかし、3つの超大質量銀河(logM/M ≳ 11.0、ここでMは恒星質量、Mは太陽質量である)は、星に変換されるバリオンの割合が50%という、後の時代における最も効率の良い銀河のものよりも2〜3倍高い例外的な割合を必要とする。活動銀河核は広がった放射を示すことから、活動銀河核からの寄与は考えにくい。超大質量銀河は、およそ5〜6の赤方偏移における宇宙全体の星形成率密度の最大で17%を占めていることが示された。

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