観測史上最遠の原始超銀河団「COSMOS-z3.1-A」を確認 約117億年前の宇宙に存在

パデュー大学の研究チームが、約117億光年彼方の宇宙に存在する原始超銀河団「COSMOS-z3.1-A」を確認した。これまで知られた中で最も遠く、最も古い原始超銀河団であり、将来的には天の川銀河の約5000倍の質量を持つ巨大な構造へと成長していくと見積もられている。

この発見の背景には、チリのセロ・トロロ汎米天文台に設置されたビクター・M・ブランコ4m望遠鏡に搭載されたDECam（ダークエネルギーカメラ）という広視野撮像装置を用いたODINという観測プロジェクトがある。ODINサーベイは、水素原子が散乱・放射する特定の紫外線「ライマンα線」を放つ銀河を探索することで、遠方の原始銀河団を検出している。これまでにろくぶんぎ座の方向で約150個の原始銀河団の候補を見つけている。しかし、撮像データだけでは、複数の銀河が本当に同じ銀河団を成しているのか、それとも視線方向に偶然重なっているだけなのかを判別することができない。この構造の検証を行うため、研究チームはケックII望遠鏡、ジェミニ南望遠鏡、メイヨール望遠鏡といった地上の大型望遠鏡で分光観測を実施した。分光観測は電磁波の波長ごとの強さの分布であるスペクトルを得る手法で、個々の銀河の正確な距離を直接測定することができる。COSMOS-z3.1-Aに含まれる約400個の候補銀河のうち249個について、この手法により正確な距離を測定することができた。分光観測が及ばなかった残りの候補銀河については、近傍銀河の分布を手がかりに確率的手法を適用し、構造全体の三次元的な姿を再構築している。

分析結果から、COSMOS-z3.1-Aの内部には10個の高密度な領域が存在することが明らかになった。複数の原始銀河団が寄り集まった「原始超銀河団」という、宇宙の大規模構造の初期段階的な存在である。同時に、同じろくぶんぎ座の方向にはより小規模な別の原始銀河団の集まり「COSMOS-z3.1-C」も確認されている。これまでの唯一の先例は、約111億光年先の「ハイペリオン」で、赤方偏移z=2.4の宇宙に存在し、7個の高密度領域を持つ原始超銀河団だった。COSMOS-z3.1-Aはハイペリオンよりもさらに古い時代の宇宙に存在していた。この発見は、小さな天体が合体してより大きな構造へと成長していく「階層的構造形成」のボトムアップモデルを強く支持するものである。今後、ベラ・ルービン天文台で2026年7月から10年にわたって実施される予定のLSST（Legacy Survey of Space and Time）との連携を通じて、同様の巨大構造がさらに見つかっていくと期待されている。

こうした遠方宇宙の観測を支えるのは、高精度の光学部品、検出器、精密構造部材といった技術である。DECamをはじめとする観測装置や、次世代サーベイ機器の開発・製造には、世界中の精密機器メーカーが貢献している。日本の部品・装置・素材メーカーもこうした最先端観測機器の製造に関わり、宇宙の謎を解く研究の最前線を支えているのである。

※ 内容の紹介はここまでです。続きは元記事をご覧ください。