初期宇宙における超高温の星形成領域を発見(Astronomers discover a superheated star factory in the early universe)

2025-11-12 チャルマース工科大学

研究チームは、遠方銀河MACS0416_Y1(通称 Y1)を観測し、宇宙誕生から13 0億年以上前の時代に属するこの銀河が、極めて“過熱された星生成工場”として機能していたことを明らかにした。観測には米国・欧州共同の電波望遠鏡アレイ Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA)の高感度 0.44 mm波長帯(Band 9)を使用し、この銀河内の宇宙ちり(ダスト)を温度測定したところ、約90 K(‐180 ℃)という、同時代・同規模の銀河に比べて著しく高温であることが判明した。赤外・電波観測からY1は年間180太陽質量以上の星を生成しており、これは我々の銀河系が年間約1太陽質量で星を作るのと比べて桁違いの速さである。さらに、Y1に含まれる塵の量は若い銀河としては“多すぎる”という従来の謎を、この“高温少量ダスト”モデルで説明できる可能性が示された。つまり、若い銀河でも少量でも高温のダストが強く輝くことで、見かけ上“塵が多い”ように観測されうるというわけである。研究は、初期宇宙の銀河成長やダスト・星生成の高速進行を理解するため重要な手がかりを提供する。

初期宇宙における超高温の星形成領域を発見(Astronomers discover a superheated star factory in the early universe)
Astronomers have uncovered a previously unknown, extreme kind of star factory by taking the temperature of a distant galaxy using the ALMA telescope. The galaxy is glowing intensely in superheated cosmic dust while forming stars 180 times faster than our own Milky Way. The discovery indicates how galaxies could have grown quickly when the universe was very young, solving a long-standing puzzle for astronomers.

<関連情報>

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Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  Published:12 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/staf1714

ABSTRACT

We present an Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Band 9 continuum detection (3.3σ⁠⁠) of MACS0416_Y1 that confirms the suspected warm dust (91 +62-35K) of this Lyman-Break Galaxy (LBG) at z=8.3 with log10M⁠*/M⦿=9.0±0.1. A modified blackbody fit to the ALMA Bands 3 through 9 data of MACS0416_Y1 finds an intrinsic infrared luminosity of 1.0⁠+1.8-0.6×1012L⦿, placing this UV-selected LBG in the regime of Ultra Luminous Infrared Galaxies. Its luminous but modest dust reservoir (1.4+1.3-0.⁠5 ×106M⦿ ) is cospatial to regions with a UV-continuum slopeβUV-1.5  as seen by James Webb Space Telescope (JWST) imaging. Although this implies some dust obscuration, the JWST photometry implies less obscured star formation than seen in the complete characterization by ALMA, implying some spatial separation of dust and stars on scales below 200 pc, i.e. smaller than those probed by JWST and ALMA. This source is an extreme example of dust-obscured star formation contributing strongly to the cosmic build-up of stellar mass, which can only be revealed through direct and comprehensive observations in the (sub)mm regime.

1701物理及び化学
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