ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が初期宇宙に目を向けたとき、前例のない天体群が明らかになった。ビッグバンから約6億年後に大量に出現し、宇宙が20億年に達する頃には消えてしまったかのように見える、小さくて真っ赤な銀河である。
天文学者たちはこれらを「小さな赤い点」と呼び、その突然の消失はJWSTがもたらした最も根強い謎の一つとなっている。テキサス大学オースティン校による新たな研究は、その説明を提示する。それらは決して消えたわけではない。身近なものへと進化したのだ。
球状星団との関連性
球状星団は、天の川銀河のような銀河の外周を周回する、数十万の ancient な星々からなる高密度で球状の集団である。その形成に関する主導的仮説は、それらが初期宇宙で出現したとするものだが、直接的な証拠はこれまで得られていなかった。今日観測される球状星団は数十億年にわたる進化を経ているからである。
ジョン・チザムとテキサス大学オースティン校の研究チームは、JWSTが観測した「小さな赤い点」こそ、まさに形成過程にあるこれらの原始球状星団であると提案する。各星団には、太陽の1,000倍から10,000倍の質量を持つ理論上の天体、極めて珍しい超巨大星が含まれていた可能性があるという。
「『小さな赤い点』は銀河かもしれないし、ブラックホールが関与しているかもしれない。あるいはさらに予想外の何かかもしれない」とチザム氏は述べる。「我々の研究は、超巨大星を伴う球状星団の形成が、その議論の一部であるべきことを示している」
二つの謎を同時に解く
超巨大星は非常に明るく燃えるが、寿命は約100万年と短く、超新星爆発を起こす。この短い寿命は、JWSTが「小さな赤い点」を観測する期間と一致する。超巨大星が死ぬと、その周囲に特徴的な化学的痕跡を残す。ヘリウム、窒素、ナトリウム、アルミニウムに富み、炭素、酸素、マグネシウムが乏しいという組成である。
この化学パターンは、天文学者が球状星団で長年観測してきた特異な組成と完全に一致する。これまで簡単には説明できなかった組成である。
「超巨大星こそ、この組み合わせを生み出せる環境である」と、研究の共著者であるマイク・ボイラン＝コルキン氏は述べる。
この仮説が正しければ、「小さな赤い点」の起源と球状星団の形成という二つの宇宙の謎が結びつくことになる。天の川銀河だけでも少なくとも150個の球状星団が確認されている。
「これらは、今日の宇宙と何の関連もない、単なる奇妙なJWSTの新種族ではないかもしれない」とチザム氏は語る。「『小さな赤い点』は初期宇宙を超えて存続し、比較的身近なものへと進化した可能性がある」
研究チームの成果はarXivでプレプリントとして公開されている。
雅子 訳