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数物系科学

2022.08.25

なぜ宇宙再電離は非一様に進んだのか?

130億年程度昔の宇宙では、それまで中性だった宇宙空間のガスが初代天体によって電離(注1)されるという宇宙空間の大きな変化があったとされています。これは宇宙再電離と呼ばれる初期宇宙の一大イベントですが、その詳細な過程や原因は解明されていませんでした。国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院理学研究科の柏野大地特任助教は、東京大学大学院理学系研究科天文学専攻の石本梨花子大学院生、柏川伸成教授らと共に、宇宙再電離の進行具合が場所によってまちまちであることの原因を探るため、すばる望遠鏡を用いて再電離の進行の遅い領域・早い領域の観測を行いました。その結果、進行の早い領域では銀河密度が高く、逆に進行の遅い領域では銀河密度が低いことが世界で初めてわかりました。この結果をシミュレーションと比較し、周囲の紫外線の強さのゆらぎが再電離の進行の非一様性の原因であることを結論づけました。本研究では、これまで観測されなかった再電離の進行が早い領域についても銀河分布を調べ、宇宙再電離の過程の解明にせまるものとなりました。

 

【ポイント】

◆ 宇宙再電離と呼ばれる初期宇宙空間の電離状態の変化について、場所によってその進行具合が異なることの原因が、紫外線輻射場のゆらぎであることを明らかにした。
◆ 再電離が早く進んでいる領域と遅く進んでいる領域を初めて系統的に調べ、宇宙の透明度と銀河密度の間に整合性のある関係があることを初めてつきとめた。
◆ 今回の研究によって初期宇宙の宇宙再電離の解明に一歩近づいた。今後観測領域を増やすとともに、次世代の望遠鏡・観測装置による観測を進めることで、宇宙の歴史をより一層理解できることが期待される。

 

◆詳細(プレスリリース本文)はこちら

 
【用語説明】

(注1)電離:
原子核の周囲をまわっていた電子が原子から離れ、別々の状態になること。

 

【論文情報】

発表雑誌:
雑誌名:Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
論文タイトル:The physical origin for spatially large scatter of IGM opacity at the end of reionization: the IGM Lyα opacity-galaxy density relation
著者:Rikako Ishimoto*, Nobunari Kashikawa Daichi Kashino, Kei Ito, Yongming Liang, Zheng Cai, Takehiro Yoshioka, Katsuya Okoshi, Toru Misawa, Masafusa Onoue, Yoshihiro Takeda, and Hisakazu Uchiyama
DOI番号:10.1093/mnras/stac1972
URL:https://academic.oup.com/mnras/article/515/4/5914/6671903?login=true

 

【研究代表者】

大学院理学研究科 柏野 大地 特任助教
https://www.astro-th.phys.nagoya-u.ac.jp/c-lab/index.html