ミシガン大学と浙江大学の研究者らが主導する国際研究共同研究により、再電離の時代に電離光が初期銀河からどのようにして宇宙の霧を晴らしたのかについての長年の仮説に疑問を呈する研究結果が明らかになった。
Nature Astronomy に掲載されたこの研究は、ハッブル宇宙望遠鏡のデータを利用して、超新星によって引き起こされる銀河風が、高エネルギー紫外線の放出を促進するのではなく、実際に妨げていることを示しています。
宇宙の再電離と銀河風の物理学
ビッグバン後の最初の 10 億年間、宇宙は紫外線を吸収する高密度の中性水素ガスで満たされていました。再電離の時代を経て、初期の星形成銀河からの放射線がこの中性水素を電離させ、宇宙を今日観測されている透明な宇宙に変えました。
天文学者たちは、高エネルギーのライマン連続体 (LyC) 光子が初期のスターバースト銀河の濃いガスや塵からどのようにして逃れたのかについて長い間議論してきました。
- 超新星風の仮説:
- これまでの宇宙流体力学シミュレーションでは、超新星爆発によって引き起こされる強力な銀河風が星間ガスを通る通路を作り、電離放射線が銀河間空間に逃げることを可能にしていると示唆されていた。
- 観察の矛盾:
- 研究チームは、初期の宇宙システムの局所類似物として機能する近くのコンパクトなスターバースト銀河を分析し、風速を追跡するためにスペクトル吸収線のドップラーシフトを測定した。
- 放射線による逃亡:
- この観測により、ライマン連続体は、大規模な超新星爆発が起こる前に、若い大質量星からの強い放射圧と恒星風によって引き起こされ、早期（スターバーストの最初の300万年以内）に脱出ピークに達することが実証された。
超新星が光子抑制に及ぼす影響
この研究により、超新星によって引き起こされる銀河風の速度と漏れ出る電離放射線の割合との間に強い負の相関関係があることが明らかになりました。スターバースト系が 300 万年を超えて老化すると、爆発する超新星が高速で大量の負荷を伴う銀河風を引き起こします。
これらの大規模な流出は、きれいな経路を取り除くのではなく、周囲の星間中性ガスや塵を巻き上げ、雲の覆いを増やし、逃げる放射線を抑制します。
共著者の Renyue Cen 教授 (浙江大学) は、これらの観測上の制約により、宇宙学者は超新星活動が始まる前の初期の放射フィードバックと局所的な恒星風を組み込んで流体力学シミュレーションを更新する必要があると指摘しました。
