隠れた恒星が示唆する、遠方銀河の真の質量

ジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測から、宇宙初期の銀河は従来の推定よりはるかに質量が大きいことが明らかになった。これまで検出できていなかった小さく暗い星が、実は大量に存在していたためである。

光学スペクトル観測は、銀河から放たれた光を波長ごとに分析することで星の種類と比率を判定する方法だ。ただし、このスペクトルは明るく巨大な星が支配的に表れ、小さく暗い低質量星の信号は極めて微弱で検出困難だった。たとえるなら、高層ビルの光に隠されて、その間に建つ無数の家が見えない状況に近い。ライデン大学の研究チームは、ジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡による高品質スペクトルと従来の地上観測を組み合わせ、新たな分析手法を開発することで、初めて低質量星の割合を信頼性高く測定できるようにした。彼らは、ビッグバンからおよそ15億年以内に形成された9つの巨大で成熟した銀河を調査対象とした。その結果、宇宙初期の最大級銀河には、我々の銀河系のような小規模銀河よりも、はるかに多くの割合で低質量星が含まれていることが判明した。特に顕著な例では、ある銀河が従来推定の最大4倍の質量を持つ可能性が示唆されている。

この発見が持つ意味は深い。宇宙初期には、従来考えられていた以上の大量の星と物質が存在したことになり、銀河形成の理論モデルの根本的な見直しが必須となる。従来、天文学者は宇宙全体を通じて星がほぼ同じ比率で形成されると仮定していたが、この新しい知見がその仮定を覆す。銀河によって低質量星の比率が異なることは、銀河形成の初期段階で、より多様な過程が働いていたことを示唆している。また低質量星の周辺には惑星が豊富に存在する傾向があるため、初期宇宙では予想以上に多くの惑星が形成されていた可能性が考えられる。これは天文学における複数の分野に波及する重要な発見である。

日本の製造業にとって、このような高度な宇宙観測機器の発展は、機器・部品に対する要求仕様の高度化をもたらす。ジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡のような最先端光学系を支える精密加工、光学素子、センサー技術には、日本が得意とする分野が多い。極めて微弱な光信号を正確に検出・分析するためには、光学部品の表面精度、反射コーティング、検出器の感度など、あらゆる要素で高度な技術が必要となる。将来の宇宙観測ミッションでは、さらに高感度で大規模な観測機器の構想も進められており、それらの実現には日本の精密製造業の参画が不可欠となる可能性が高い。今後、より深い宇宙観測を実現するため、観測精度の向上が重ねられていく過程で、そうした精密部品への需要が発生する可能性が考えられる。

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