天文学：初期の天の川に似た銀河における予想外の性質
Nature
宇宙が誕生してまだ26億年しか経っていない頃の銀河を観測したところ、安定したバー（bar；棒状）構造が発見されたことを報告する論文が、Nature に掲載される。若い銀河でこのような構造が見られるのは驚くべきことであり、観測された特性であれば通常、バーは破壊されると考えられていたにもかかわらず、驚くべき安定性を示している。
バー（星とガスが細長く並んだもの）は、非常に複雑で組織化された構造であり、大きな銀河の中心を横切って伸びているのがよく観察される。銀河は、天の川銀河のような円盤状に形成されると考えられており、その過程には数十億年かかると考えられている。しかし、アルマ望遠鏡（アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計；ALMA：Atacama Large Millimeter Array）とジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST：James Webb Space Telescope）の観測によって、ビッグバンから5億年以内に形成されたことが示されている。バーが形成されるには、さらに複雑な層が必要となり、さらに時間がかかる。このような特徴を分析するには、高価な高分解能および高感度の分光装置が必要であり、困難であった。
ALMAとJWSTによる観測によって、ビッグバンからわずか26億年後の星形成銀河J0107aから放出される一酸化炭素と原子状炭素について調べることが可能になった。この観測によって、J0107aは大規模なバー銀河であることが明らかになったと、Shuo Huangら（国立天文台〔日本〕）は報告している。棒状構造は、ガスが銀河の中心部に引き込まれることで銀河の再配列に寄与し、特に若い銀河では、ガスの貯蔵庫が蓄積することで爆発的な星形成活動を引き起こす可能性がある。この効果（特にガスの流入）は、J1017aでは同程度の天の川銀河系よりも10倍から100倍速く起こっていることが観測によって示された。この観測は、たった一つの銀河に基づくものではあるが、バー銀河の進化が111億年前に起こっていたことを示唆しており、若い銀河の宇宙的再編成に関する新たな洞察を与えている。
同時掲載のNews & Viewsの著者であるDeanne Fisherは、この構造と報告されたダイナミクスは、当時はあり得なかったと考えられていることを示唆している。「この発見は、棒状の銀河の進化が、考えられていたよりもずっと以前に宇宙史の中で起こっていた可能性を示しています」とFisherは指摘する。
- Article
- Published: 21 May 2025
Huang, S., Kawabe, R., Umehata, H. et al. Large gas inflow driven by a matured galactic bar in the early Universe. Nature 641, 861–865 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08914-2
Observations of a galaxy from when the Universe was only 2.6 billion years old reveal a stable bar structure, a paper in Nature reports. The presence of this structure in a young galaxy is potentially surprising, as the properties observed would be expected to destroy the bar — yet it seems to be stable.
Bars — which comprise long, narrow arrangements of stars and gas — are highly complex, organized structures that are commonly observed stretching across the centres of large galaxies. Galaxies are expected to form into disks, such as the Milky Way, a process thought to take billions of years, though observations by the Atacama Large Millimeter Array (ALMA) telescope and the James Webb Space Telescope (JWST) have shown that it has happened within half a billion years of the Big Bang. Forming a bar is then an additional layer of complexity that takes more time. The analysis of such features has been challenging, requiring costly high-resolution and sensitive spectroscopic equipment.
Observations by ALMA and JWST enabled the probing of carbon monoxide and atomic carbon emissions from the star-forming galaxy J0107a, which dates back to only 2.6 billion years after the Big Bang. The observations reveal that J0107a is a large-scale bar galaxy, Shuo Huang and colleagues report. Bar structures contribute to galactic rearrangement as gas is pulled into the galaxy’s centre, which can lead to bursts of star formation as reservoirs of gas build up, particularly in young galaxies. The observations indicate that this effect (specifically the gas inflow) is occurring 10–100 times faster in J1017a than in comparable Milky Way-like systems, which suggests that bar galaxies should be more unstable, though the stars within J1017a suggest that it has been around for a long time. Although they are only based on one galaxy, these observations suggest that bar-driven galactic evolution was occurring 11.1 billion years ago, providing new insights into the cosmic rearrangement of young galaxies.
Deanne Fisher, the author of an accompanying News & Views, suggests that the structure and reported dynamics are thought not to have been possible at that time. “This finding opens up the possibility that bar-driven galaxy evolution took place much earlier in the lifetime of the Universe than was thought,” Fisher notes.
doi: 10.1038/s41586-025-08914-2
「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。
