セミナー動画＆レポート　第86回 名大カフェ "Science, and Me"　「ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で覗く銀河宇宙の黎明」

2022年4月27日に開催しました 名古屋大学との共催イベント　

名大カフェ〝Science, and Me"のセミナー動画＆レポートをお届けします！

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【今回の講師紹介】

柏野 大地 氏
1988年岡山県生まれ。名古屋大学大学院理学研究科博士過程修了。博士(理学)。
チューリッヒ工科大学でのポスドクを経て、2020年より現職。専門は天文・宇宙物理学、研究テーマは「銀河はどうやって生まれ、どのように進化したか」

【セミナーレポート】

◾️宇宙と銀河とは

皆様は宇宙と聞くとどんなものを想像しますか?宇宙といっても、地球周回軌道上の範囲から、太陽系を超えた銀河団までの範囲も宇宙といえます。宇宙全体は人類が観測しきれていない部分もあり、宇宙全体からするとだいたい10分の1程度しか観測ができていないのです。

宇宙には多種多様な銀河が存在しており、有名な銀河として、天の川があります。天の川銀河は渦巻銀河として形成されており、他には楕円銀河、不規則銀河など、多くの種類が存在します。ただ単に形が違うだけではなく、渦巻銀河や不規則銀河の多くは星形成が活発に行われており、楕円銀河では新しい星がほとんど誕生しないなどの特徴があります。

ちなみに宇宙にはいくつ銀河があるかご存じでしょうか?

現在の観測では捉えきれない暗い銀河も含めると宇宙全体でなんと2兆個以上の銀河が存在しているのでは、と予想されています。

◾️ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡について

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡とは、史上最大の宇宙望遠鏡であり、史上最大の科学プロジェクトであります。ハッブル宇宙望遠鏡の後継機に位置付けられ、天文学、宇宙物理学の大いなる謎を解明してくれるだろうと期待されています。

宇宙観測の基礎として、光の速度は秒速およそ30万kmであり、月の光が地球に届くのは1秒後、太陽の光が地球に届くのは8分後、一番近い恒星の光は4年かけて地球に到達します。

つまり、地球から1番近い恒星を観測する場合、4年前の姿を見ている、ということになります。天の川銀河の中心は2万6千年、お隣のアンドロメダ銀河は254万年前の姿になるのです。より遠くの宇宙を見る、ということはより昔の宇宙を見ることになると言えます。

◾️ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で拓かれる初期宇宙観測

宇宙の最初の星や銀河がどのように生まれてきたか、を理解することがジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の重要な使命の一つです。

現在の宇宙は誕生してから138億年経っていることが分かっています。

宇宙が誕生後しばらくは輝く天体のない「暗黒時代」と呼ばれる時代が続いた中で
初代星・初代銀河が1億年から3億年の間に誕生したと言われています。

この初代銀河が発する紫外線が宇宙空間に漂う水素の電子を分離させていきました。

その現象を「宇宙再電離」といい、10億年ごろに宇宙全体で完了したと言われています。

宇宙で最初に誕生した天体がこの宇宙再電離にどのくらい貢献したのか、宇宙再電離がどのように進んだか、などの詳細を知ることは宇宙物理学での最大の課題となっており、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測による新しい発見が期待されています。

現在、最遠方の銀河の候補として、アルマ望遠鏡という電波の望遠鏡で観測した135億年前の銀河があります。現在の宇宙が誕生してからの誤差3億年の初期宇宙をジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使って観測することによって正確な距離(=時代)が決定されることが同じように期待されています。

◾️柏野先生の研究内容と今後について

最後に柏野先生が参加する国際共同研究グループが取り組もうとされているプロジェクトを紹介いただきました。グループは宇宙に存在する広がったガスと銀河がどのように関係しあっているのかについて、包括的な理解を目指されています。

では、その宇宙の広がったガスをどのように観測するのか。

薄く広がったガスは光を出さない為、直接観測するのは難しいですが、明るい天体を見つけて、背景光として使用し、観測をすることができるとのことです。

宇宙には非常に明るい天体「クエーサー」というものがあります。そこから発せられる光の波長を分解、観測時にガスを通過する際に生じる光の吸収線を詳細に分析することで、観測した方向にどれだけのガスがあるかが分かるとされています。これらを解明することで、初期宇宙における超大質量、ブラックホールの形成の謎や宇宙
再電離における銀河の役割の解明が期待されます。

--セミナー中のご質問に一部、答えていきます。--

Q.ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使った観測の場所はリクエストを出してそれぞれの研究者が情報を得る形でしょうか?

A.大きな望遠鏡は税金が原資のため、一部の組織が独占するのではなく、なるべく広く観測提案を募っています。そうすることでより高い科学的生産性の実現を目指すことが共通の目標となっています。基本的には決められた時期に観測の公募が出され、科学的に価値のある観測提案と認められれば、観測時間が割り当てられます。

「名大カフェ〝Science, and Me"」とは?

名大期待の若手研究者をゲストに、「研究」というフィールドから見える世界や感動、異分野とのコラボレーションへの期待などをMCとのトーク形式で語ります。

名古屋大学×松坂屋名古屋 包括連携

松坂屋名古屋店は名古屋大学と2017年から包括連携協定を結び、「百貨店を通して豊かな文化を地域に還元する」取組を続けています