宇宙の「落ち葉ブロワー」 光が生む風が初期宇宙の明るい銀河の多さを説明

2026年11月4日、天体物理学の専門誌『アストロフィジカル・ジャーナル』に、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が撮影した初期宇宙の「明るい銀河が多すぎる」という謎への説明を示す研究が掲載された。フラットアイアン研究所（シモンズ財団）と米テキサス大学ダラス校の研究チームは、若い星の集団が放つ紫外線（ライマンα放射）が、星の間に漂うガスや塵を外へ吹き飛ばし、銀河の手前にある覆いを取り除くことで、銀河が明るく見えている可能性を示した。

初期宇宙では、ビッグバンから間もない時期に明るい銀河はもっと少ないはずだと考えられていた。ライマンα放射は、電子が水素原子に衝突したり、電子が水素イオンと結合したりする際に生じる紫外線である。星が密集する環境では、この光の圧力が星の生まれる場を形作る役割を担うとみられていた。ただし、光が水素原子に吸収と再放出を何度も繰り返すため、そのすべての相互作用を計算に組み込む必要があり、現実的な環境での影響は見積もりにくかった。そこで研究チームは、既存の初期宇宙の星形成領域のシミュレーションから時点ごとのデータを取り出し、放射圧がガスや塵に及ぼす力を計算する方法をとった。

計算の結果、星団のように密度が高い場所では、放射圧が重力に打ち勝てず、ガスや塵は星の生まれる場に留まることがわかった。したがって、密集領域での星形成への影響は限定的だったと考えられる。一方、星と星の間のように密度が低く重力も弱い領域では、放射圧が重力に勝ち、物質を銀河の外へ押し出す風を生む。この風が手前の塵やガスを除けば、星から地球への見通しが開け、初期の銀河が明るく観測される一因になると研究者は見ている。

今回の成果は、観測データを理論的に読み解くための前進であり、製品需要を直接動かすものではない。ただし、研究者は、ガスの流れや星形成と放射圧を一体的に扱うシミュレーションを行うには、三次元計算に必要な計算能力と計算手法の進歩が必要だと述べている。そのため、大規模な計算基盤への需要は今後も続く可能性がある。初期宇宙の塵の性質についても研究が必要とされており、観測と理論の両面で精度を高める取り組みは続くとみられる。

日本の製造業の視点では、大規模計算を支えるサーバーの冷却機器、電源部品、高密度実装部品、高速メモリなどを手がけるサプライヤーにとって、計算基盤の拡充が事業機会になる余地がある。また、JWSTのような観測装置は、検出器や光学素子、極低温で動く機械部品など高い精度が求められる部品の集合体であり、次世代の観測機器を見据えた精密加工や素材技術は、宇宙科学の基盤として引き続き需要を持つと考えられる。ただし、今回の研究は理論計算に基づくものであり、直ちに部品や装置の調達を変えるものではない点には留意が必要だ。

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