アルマ望遠鏡,重力レンズで129億年前の光を観測

アルマ望遠鏡は観測で,ビッグバン後9億年の宇宙に,天の川銀河の1/100の質量しかない小さな銀河が発見され,さらにこの銀河が回転によって支えられていることを明らかにした(ニュースリリース)。

宇宙初期の銀河進化の全体像をつかむために必要な暗い銀河を研究するため,アルマ望遠鏡を使って重力レンズ効果によって拡大された宇宙初期の銀河を多数探し出す大規模掃天観測計画(ALMA Lensing Cluster Survey: ALCS)が実行された。

研究グループは,重力レンズを引き起こす銀河団33個の中心領域をくまなく観測した。このうち,うさぎ座の方向にあるRXCJ0600-2007と呼ばれる銀河団は,太陽の1000兆個倍の質量を持つ。研究グループは,この巨大銀河団が作る重力レンズ効果を受けた,ひとつの遠方銀河を発見した。

アルマ望遠鏡はこの遠方銀河が放つ塵(ちり)および炭素イオンの光を検出した。ジェミニ望遠鏡による観測データとあわせることで,この光が129億年前にこの銀河から発せられたものであることが判明した。

アルマ望遠鏡による観測データから,RXCJ0600-z6と名付けられたこの銀河の像は,重力レンズ効果によって3つ以上に分かれていることが明らかになった。さらにデータを詳しく分析すると,この銀河は重力レンズの増光率が最大となる場所(臨界線)をまたいでおり,RXCJ0600-z6のある場所は重力レンズによって約160倍も拡大されていた。

重力レンズ効果を生み出している手前の銀河団の質量分布を精密に計測することで,重力レンズ効果をもとに戻し,拡大された天体のもとの姿を復元することができる。

研究グループは,銀河団を撮影したハッブル宇宙望遠鏡の画像と欧州南天天文台の巨大望遠鏡VLTの分光データ,さらに重力レンズ効果を精緻に計算できる理論モデルを組み合わせることで,遠方銀河RXCJ0600-z6の実際の姿を復元することに成功した。

これにより,この銀河の総質量が太陽の約20億~30億倍程度であることが分かった。これは,私たちが住む天の川銀河の約1/100という小ささだという。さらに,この銀河の内部構造を約1000光年の分解能で描き出すことができた。これは,銀河の中で星形成の母体となる星間物質の集合体「巨大分子雲複合体」に対応するスケールであり,宇宙誕生から10億年に満たない時期の銀河の構造をこれほど高い分解能で描き出したのは,今回が初めてだとしている。

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