最遠方のライマン連続光放射銀河を発見(Scientists Discover the Most Distant Lyman-Continuum-Emitting Galaxy)

2026-06-25 中国科学院(CAS)

中国科学院上海天文台を中心とする国際研究チームは、ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールドにおいて、赤方偏移 z=4.444 のライマン連続光放射銀河 LCEz4-M1 を発見した。これは現在確認されている中で最も遠方のライマン連続光放射銀河であり、宇宙再電離の解明に重要な観測成果である。研究では、ハッブル宇宙望遠鏡(HST)、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)、ESO超大型望遠鏡(VLT)のMUSE分光器のデータを統合し、独立した観測手法でライマン連続光を検出した。前景天体やノイズによる誤検出の可能性を排除した結果、この銀河はビッグバンから約4.2億年後の宇宙初期に存在し、多量の電離光子を銀河外へ放出していたことが示された。推定されるライマン連続光の高い脱出率は、初期銀河が宇宙再電離を担ったことを裏付ける重要な証拠となる。今後はJWSTや中国宇宙ステーション望遠鏡(CSST)の観測により、多数の初期銀河を対象とした統計的研究が進み、初代銀河の形成・進化や銀河と銀河間物質の共進化の理解が深まると期待される。

最遠方のライマン連続光放射銀河を発見(Scientists Discover the Most Distant Lyman-Continuum-Emitting Galaxy)
The highest-redshift Lyman continuum galaxy candidate known to date, LCEz4-M1. (Image by SHAO)

<関連情報>

LCEz4-M1: MUSEハッブル超深宇宙領域におけるz = 4.444のライマン連続光放射候補天体 LCEz4-M1: A Lyman Continuum Emitter Candidate at z = 4.444 in the MUSE Hubble Ultra Deep Field

Shuairu Zhu, Zhen-Ya Zheng, Fuyan Bian, Fang-Ting Yuan, Chunyan Jiang, Xiaer Zhang, Ruqiu Lin, and Yucheng Guo
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2026 June 22
DOI:10.3847/2041-8213/ae75e1

Abstract

High-redshift Lyman continuum emitters (LCEs) are crucial for understanding how galaxies ionize the neutral hydrogen in the epoch of reionization. However, detected LCEs at z  >  4 are quite rare. Here, we report an LCE candidate at z = 4.444, dubbed LCEz4-M1, which is one of the highest-redshift LCE candidates currently known. The redshift is determined from the Lyα emission line detected in the Very Large Telescope (VLT)/MUSE spectrum. The Lyman continuum (LyC) signal is detected independently in the Hubble Space Telescope F435W image and the VLT/MUSE spectrum at significances of ≃3.7σ and ≃2.8σ–3.0σ, respectively. The LyC centroid is spatially consistent with the James Webb Space Telescope (JWST)/NIRCam continuum within the astrometric uncertainty. Adopting the maximum intergalactic medium transmission, we infer conservative lower-limit escape fractions of fesc(F435W)=0.82+0.13-0.17 and fesc(MUSE)=0.75+0.18-0.28.  Using the combined JWST and MUSE dataset, we characterize the physical properties and morphology of LCEz4-M1. In our fiducial JWST-only spectral energy distribution fit, the galaxy is compact but has a moderate current galaxy-integrated star formation surface density, ΣSFR = 0.38 M yr−1 kpc−2, suggesting that it is not an extreme compact starburst under this fiducial interpretation. While we find no clear evidence for an ongoing major merger for LCEz4-M1, the presence of a faint companion (∼0.”5) detected in the F277W band suggests a potential minor interaction. We also find that LCEz4-M1 may lie in a locally overdense region, although the environmental interpretation remains tentative. Finally, the low star formation ratio, SFR10 Myr/SFR100 Myr, low Lyα equivalent width, and relatively weak rest-frame optical emission lines of LCEz4-M1 may indicate a postburst LyC leaking phase.

1701物理及び化学
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