“宇宙のはじまり”の常識を覆す発見か――　ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えた“5つの銀河の衝突”　宇宙のはじまりは想像以上に激しかった？

　宇宙のはじまりは、静かにゆっくりと進んだ──。長い間、そう考えられてきました。

【画像】衝突を続ける銀河

　ところが、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（以下、JWST）が捉えたのは、その想像とはまったく違う光景でした。ビッグバンからわずか約8億年後の宇宙で、5つの銀河がごく狭い範囲に集まり、激しくぶつかり合いながら一体化しつつあったのです。 この発見は「初期宇宙の銀河は小さく、孤立していた」というこれまでの常識を覆すものでした。

小さく孤立していたはずの初期宇宙で起きていた異変

　これまで天文学者たちは、宇宙が誕生して間もない頃の銀河は、小さく、互いに距離を保って存在していると考えてきました。銀河同士が本格的に衝突し、合体を繰り返すのは、もっと時間がたってからだと想定されていたのです。

　ところが、JWSTはその想定と正反対の光景を捉えました。今回見つかった銀河の集まりは、「JWSTのクインテット」と呼ばれています。5つの銀河は数万光年離れているものの、銀河としては異常なほど密集しており、互いの重力に引き寄せられて衝突を続けていました。

　さらに驚くのは、その活動量です。この銀河群では、5つの銀河がごく狭い範囲で激しく衝突・融合していました。その結果、1年に太陽およそ250個分の星が新たに生まれるという、当時としては考えられないほどのスピードで“星の大量生産”が進んでいたのです。

銀河の外にまで広がっていた衝突の影響

　今回の研究では、銀河そのものだけでなく、その周囲の空間にも注目すべき変化が見つかっています。

　JWSTは、銀河のまわりに広がる淡い光を放つガスの広がりを観測しました。これは、銀河を包み込むように存在するガスの集まりで、専門的には「ハロー」と呼ばれます。簡単に言えば、銀河の周囲に広がる“ガスの雲”のようなものです。

　このガスの中には、酸素などの重い元素が含まれていました。酸素は星の内部でしか作られない元素です。そのため、本来は銀河の外に大量に存在するはずがありません。

　研究チームは、銀河同士が強く引き合い、ぶつかる過程で、内部のガスが外へ引きずり出されたと考えています。こうした重力による引っ張り合いは「潮汐力」と呼ばれますが、要するに、衝突によって銀河が“引き裂かれるような状態”になったということです。

　また、銀河内部で活発に生まれた星の影響で、ガスが外へ吹き出す現象も起きていた可能性があります。これは「銀河風」と呼ばれ、星の誕生が激しいほど強くなります。

　つまり初期の宇宙では、銀河の衝突が周囲の空間にまで影響を及ぼし、宇宙の環境そのものを作り変えていた可能性があるのです。

今回の発見が示す、宇宙の未来像

　JWSTはこれまで、ビッグバンから10億〜15億年後には、すでに巨大で活動の落ち着いた銀河が存在していたことを明らかにしてきました。しかし、短期間でそれほど多くの星が生まれるのか、という疑問が残っていました。

　今回見つかった「JWSTのクインテット」のような銀河群は、宇宙の謎を解く手がかりの一つになるのかもしれません。初期の段階で猛烈な勢いで星を作り、急速に合体してガスを使い果たしたとすれば、その後に「静かな巨大銀河」へ進化したとしても不思議ではないのです。

　研究チームの一人であるケイシー・パポビッチ博士は、「銀河がどのように、どれほどの速さで形成されるのかという理論を、現実に合わせて更新する必要がある」と述べています。

　JWSTは、宇宙の歴史を書き換えるような発見を次々と私たちに届けています。宇宙は、私たちが思っていたよりもずっと早く、ずっと激しく進化していたのかもしれません。

参照

Texas A&M University Press Release 「James Webb Space Telescope finds an early‑universe galaxy collision no one expected」

PHYS ORG「Webb reveals five-galaxy merger just 800 million years after the Big Bang」

EurekAlert!「James Webb Space Telescope finds an early‑universe galaxy collision no one expected」