国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学高等研究院の柏野 大地 特任助教らは、チューリッヒ工科大学（スイス）、マサチューセッツ工科大学(アメリカ)、ノースカロライナ州立大学 (アメリカ) の研究者らとの国際共同研究によって、約129億年前の太古の宇宙において、若い星形成銀河が周囲の銀河間ガスを電離し、「宇宙再電離」を引き起こしている現場を直接観測することに世界で初めて成功しました。
本研究では、遠方クェーサー領域を最先端の観測装置であるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) を用いて観測し、ビッグバン後7億5千万年から11億年の時期の星形成銀河を高効率で検出し、世界最大の分光銀河サンプルを構築しました。また、銀河の空間分布とクェーサーの地上観測によって得られた銀河間ガスの物理状態を比較することで、銀河が周囲のガスを電離し、宇宙再電離を推し進めている直接的な証拠を得ました。
本研究成果は、2023年6月12日付アメリカ天文学会の雑誌「Astrophysical Journal」に掲載されました。
　

【ポイント】

・クェーサー^注1）の深い分光スペクトル^注2）とジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）による高効率な銀河探査を組み合わせることにより、宇宙再電離の現場の直接観測に成功した。
・銀河の周囲には泡状の電離領域が約250万光年に渡って広がっていることが明らかになった。

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【用語説明】

注1）クェーサー：　
銀河の中心に存在する、超巨大ブラックホールに周囲の物質が降着することで明るく輝く活動銀河核のうち、最も明るい部類の天体。本研究では、その明るさと滑らかな連続スペクトルを持つという性質を活かし、クェーサーと我々の間にある銀河間物質についての情報を得るために利用している。

注2）分光スペクトル：
ここでは天体からの届く光の強度を波長ごとに記録したもの。単にスペクトルとも言う。

【論文情報】

雑誌名：The Astrophysical Journal
論文タイトル：EIGER I. ?A Large Sample of [O III]-emitting Galaxies at 5.3 < z < 6.9 and Direct Evidence for Local Reionization by Galaxies
著者：Daichi Kashino, Simon J. Lilly, Jorryt Matthee, Anna-Christina Eilers, Ruari Mackenzie, Rongmon Bordoloi, Robert A. Simcoe
DOI: 10.3847/1538-4357/acc588
URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc588

【関連論文情報】

雑誌名：The Astrophysical Journal
※1論文タイトル：EIGER II. ?First Spectroscopic Characterisation of the Young Stars and Ionised Gas Associated with Strong Hβ and [O III] Line-emission in Galaxies at z = 5 ? 7 with JWST
著者：Jorryt Matthee, Ruari Mackenzie, Robert A. Simcoe, Daichi Kashino, Simon J. Lilly, Rongmon Bordoloi, Anna-Christina Eilers
DOI: 10.3847/1538-4357/acc846
URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc846

雑誌名：The Astrophysical Journal
論文タイトル：EIGER III. EIGER III. JWST/NIRCam observations of the ultra-luminous high-redshift quasar J0100+2802
著者：Anna-Christina Eilers, Robert A. Simcoe, Minghao Yue, Ruari Mackenzie, Jorryt Matthee, Dominika Durovcikova, Daichi Kashino, Rongmon Bordoloi, Simon J. Lilly
DOI: 10.3847/1538-4357/acd776
URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acd776

雑誌名：Nature
※2論文タイトル：Compact [C II] emitters around a CIV absorption complex at redshift 5.7
著者：Daichi Kashino, Simon J. Lilly, Robert A. Simcoe, Rongmon Bordoloi, Ruari Mackenzie, Jorryt Matthee, Anna-Christina Eilers
DOI: 10.1038/s41586-023-05901-3
URL: https://www.nature.com/articles/s41586-023-05901-3
※本学関係教員は下線

【研究代表者】

高等研究院／大学院理学研究科　柏野 大地　特任助教

【関連情報】

インタビュー記事「ジェームズ・ウェッブ、研究者が語る深宇宙観測の新時代」（名古屋大学研究フロントライン）