宇宙誕生12億年後、銀河は「住む場所」ですでに育ち方が違っていた

2026-05-26 国立天文台

国立天文台(National Astronomical Observatory of Japan)などの研究チームは、すばる望遠鏡とジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(James Webb Space Telescope、JWST)を用いて、宇宙誕生から約12億年後に存在した「ロクタク原始銀河団」を観測し、銀河が存在する環境によって成長の仕方がすでに異なっていたことを明らかにした。研究では、銀河が密集した領域にある銀河と平均的環境にある銀河を比較した結果、現在星形成が起きている領域サイズには大きな差がない一方、過去に形成された星を含む銀河全体の大きさは、密集環境の銀河の方が平均約1.4倍大きいことが判明した。これは、銀河団形成初期の段階から「環境効果」が銀河進化に影響していたことを示している。従来、環境効果は成熟した銀河団で顕著になると考えられていたが、本研究は宇宙初期から周囲環境が銀河成長を左右していた可能性を示した。今後は、同様の原始銀河団観測を通じて、この現象が普遍的かどうかの検証が期待される。

宇宙誕生12億年後、銀河は「住む場所」ですでに育ち方が違っていた
ロクタク原始銀河団領域。ハッブル宇宙望遠鏡(可視光線)とJWST(赤外線)の観測を合わせて作成した疑似カラー画像。白い点はすばる望遠鏡の観測で見つかった銀河。オレンジ色の領域は銀河が密集している場所を、白い破線で囲んだ領域はロクタク原始銀河団全体の広がりを示している。赤枠と青枠の拡大画像はそれぞれ、銀河が密集した環境にある銀河と平均的な環境にある銀河の例。(クレジット:Laishram et al./NAOJ/NASA/ESA/CSA)

<関連情報>

z  ≃ 4.9 Lyのα線放出原始銀河団の発見:波長依存的な環境が銀河構造に及ぼす影響 Discovery of a z ≃ 4.9 Lyα Emitter Protocluster: Wavelength-dependent Environmental Effects on Galaxy Structure

Ronaldo Laishram, Yusei Koyama, Haruka Kusakabe, Satoshi Kikuta, Shunta Shimizu, and Tadayuki Kodama
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2026 April 27
DOI:10.3847/2041-8213/ae5824

Abstract

We report the discovery of a Lyα emitter (LAE) protocluster at z = 4.90 in the COSMOS field, comprising four distinct overdensity peaks spanning ∼65 × 36 cMpc2, with the primary concentration exhibiting a fourfold surface density enhancement relative to the field within a 1.5 proper Mpc (pMpc) radius. Using SILVERRUSH narrowband survey data combined with JWST COSMOS-Web imaging, we perform one of the first systematic rest-frame optical and UV morphological comparisons of protocluster versus field LAEs at this redshift using JWST NIRCam rest-frame UV (F150W, ∼2540 Å) and optical (F277W, ∼4700 Å) imaging. Sérsic profile fitting for 16 protocluster members and 23 field LAEs reveals a size difference: protocluster LAEs are ∼40% larger in rest-optical (median Re=0.81+0.26-0.04 kpc versus 0.58+0.11-0.04 kpc, p = 0.041), with no significant difference in rest-UV (p = 0.51) or Sérsic index. At fixed stellar mass, protocluster LAEs are offset by +0.12 dex (≃31%) in rest-optical size from the field size–mass relation (68% confidence interval (CI): [+0.08, +0.21]; Mann–Whitney p = 0.033), with 75% exhibiting positive size residuals compared to 44% of field LAEs. This wavelength-dependent environmental signature suggests that protocluster environments at z ≃ 5 preferentially affect extended stellar populations, possibly through tidal interactions, with no significant environmental difference detected in rest-UV sizes, providing observational evidence for environmental influences on the structure of LAEs during the early buildup phase of cosmic star formation.

1701物理及び化学
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