宇宙初期に形成されたALESS 073.1銀河は、若い銀河、つまり生まれたばかりの星とガスの散在した集団のような混沌とした様相を呈しているはずである。しかし、この原始的なスターバースト銀河は、中心のバルジと回転するベルトを有しており、数十億年も古いように見える。この奇妙な宇宙の一角は、最近、チリのアタカマ大型ミリ波干渉計によって撮影された。
国際的な天文学者チームは、Scientific Reports誌に掲載された最近の分析で、誕生間もない銀河の急速な発展を詳細に調査しました。その結果、ALESSの年齢は現在の宇宙の年齢の10%未満であることが判明しましたが、その構造の一部ははるかに古い存在を示唆しています。具体的には、銀河中心のバルジと、それを取り囲む回転する円盤の存在です。これらの特徴は、これまで天文学者が数十億年というスケールで形成に長い時間をかけた銀河でしか観測してきませんでした。
「数年前までは、原始宇宙の銀河は非常に混沌と乱流状態にあるはずだと一般的に予想されていました」と、イタリアのアルチェトリ天体物理観測所の天文学者フェデリコ・レリ氏はビデオ通話で述べた。新論文の筆頭著者であるレリ氏は、ミュンヘンの欧州南天天文台で研究を開始し、カーディフ大学で継続した。「混沌としたガスの運動が見られるだろうと予想されますが、今回の銀河で観測された現象とは矛盾しています。」
初期宇宙の混乱期には、星間エーテルからのガスと物質の集積によって新しい星、そして後に銀河が形成されると考えられていました。レリ氏のチームが観測した銀河は、銀河形成のタイムラインを再考する必要があることを示唆しています。
「人間に例えると、この銀河は8歳くらいですが、10代の若者や成人のように見えます」とレリ氏は語った。
研究チームは、銀河中心の超大質量ブラックホールを取り囲む恒星の密度を示すバルジを直接観測したわけではない。彼らは銀河内のガスと塵の動きを測定することで、バルジの存在を推測した。銀河の自転についても同様で、研究チームは銀河の両側のガスの測定から自転を推定した。これは、一部のガスが観測者に向かって移動し、反対側のガスが遠ざかっていることを示している。
このバルジは別の銀河との合体、もしくは本質的に不安定な銀河構造によって発生した可能性があるが、後者の可能性は低いとレリ氏は述べた。
「この素晴らしい発見は、銀河の形成に関する私たちの現在の理解に疑問を投げかけるものです。なぜなら、これらの特徴は若い銀河ではなく、『成熟した』銀河でのみ生じると考えられていたからです」と、カーディフ大学の天文学者で共著者のティモシー・デイビス氏は大学のプレスリリースで述べた。
ALESS の回転ディスクの年齢は不明だが、12 億年という時点での存在は、他の既知の銀河ディスクよりも古い。
「10年前、円盤は宇宙の年齢の半分くらいで形成されたと考えられていました」とレリ氏は述べた。宇宙の年齢は約138億年なので、それは約69億年前のことになる。「そして今、私たちは10%のところまで来ています。目標はどんどん過去に遡っているのです。」
ALESS の観測は、他の初期銀河の形成にはこれまで考えられていた以上のことがあるかもしれないことを示唆している。
「もちろん、疑問なのは、このような天体がどれほど一般的か、そしてこれが規則なのか例外なのかということです」とレリ氏は述べた。「この問題に対処するために、私たちは同様の解像度でより多くの銀河を観測する予定です。」
他の銀河の観測は昨年行われる予定でしたが、新型コロナウイルス感染症のパンデミックによって中断されました。砂漠の真ん中に数百人の人員を抱えるALMAのような天文台では、研究は中断せざるを得ませんでした。レリ氏は、他の銀河の観測がALESS 073.1の成熟した姿をより深く理解する助けになることを期待しています。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げと、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡（ESO）の建設が迫っていることを考えると、時間をかけて観測を続ける限り、宇宙観測の未来は明るいと言えるでしょう。
