銀河のすばる望遠鏡で取得された画像。銀河は、酸素含有率について観測史上最低記録を更新しました。有率が低いということは、この銀河にあるほとんどの星がごく最近作られたことを意味しています。パーセントで、酸素量の世界最低記録を塗り替えました。◆酸素含有率の低さは、この銀河にあるほとんどの星がごく最近作られたことを意味しており、銀河の形成過程を解き明かす上で鍵となる天体の発見と言えます。大内正己教授が率いる国際研究チームは、すばる望遠鏡の大規模データと機械学習に基づく新手法を組み合わせることにより、現在の宇宙に残る、形成して間もない銀河を複数発見することに成功しました。酸素含有率が太陽の1.6パーセントと極めて低く、銀河における酸素含有率の最低記録を更新する快挙となりました。酸素含有率がこれほど低いということは、この銀河にあるほとんどの星がごく最近作られたことを意味しています。銀河の形成過程を解き明かす上で鍵となる天体の存在を、機械学習に基づく新手法によって示した重要な成果です。生命の源となる酸素などの重元素は、宇宙の長い歴史を通じて、星によって徐々に作られてきました。そのため、形作られ始めたばかりの銀河、つまり形成初期の銀河には、重元素はほとんど含まれていなかったと考えられています。初期宇宙にはそのような形成初期の銀河が多くあったと思われていますが、標準的な宇宙論によると、現在の宇宙にもわずかに形成初期の銀河が残っている可能性があると予言されていました。撮影された高感度かつ大規模な画像データの中から、そのような形成初期の銀河を探そうと試みました。「とても暗く、数の少ない形成初期の銀河を見つける上で、すばる望遠鏡の高感度で大規模なデータが欠かせませんでした」と小島氏はすばる望遠鏡の重要性を強調します。万個と多数の天体を含むため、わずかにあるかもしれない形成初期の銀河を見つけるのは至難の技でした。理論モデルから予想される詳細な色をコンピュータに繰り返し学習させた上で、このコンピュータで形成初期の銀河だけを選び出すという戦略です。個まで絞りこむことができました」と小島氏は語ります。図2:研究チームが開発した機械学習の手法の概念図。呼ばれる神経ネットワークのような構造を通して計算され、ある天体が形成初期の銀河である確率などが出力されます。天体の元素量を調べました。パーセントしかないことがわかりました。この酸素含有率は、これまでに報告されてきたどの値よりも小さく、記録的な値です。これほど酸素含有率が低いということは、この銀河にあるほとんどの星がごく最近作られたことを意味しています。光が急激に強くなっている部分は、水素・ヘリウム・酸素・鉄などの原子やイオンから放射される輝線で、それらの強さから元素の含有量が推定できます。万分の1ほどしかないことが明らかになりました。これは、天の川銀河を構成する星団1つと同程度の質量で、単独の銀河としては極めて軽いものです。程度の短時間で大半の星ができたとみられることから、形成初期の銀河であると結論づけられました。本研究成果の意義は大きく分けて二つあると、研究グループは考えています。一つ目は、現在の宇宙にも、このような形成初期の銀河が存在していたことが分かったことです。これは、現在広く受け入れられている標準的な宇宙論モデルを裏付けるものです。二つ目は、長い宇宙史の中で、最後の時期に誕生した銀河を目撃している可能性があることです。標準的な宇宙論モデルによると、加速的に膨張する現在の宇宙では、宇宙の物質密度が急激に減少しつつあると考えられます。このような宇宙では、重力によって新たに物質が集まることが難しくなるため、近い将来、新しい銀河が誕生しなくなる時代が到来すると予想されています。今回発見された銀河は、将来を含めた長い宇宙の歴史における、最後の世代の銀河なのかもしれません。JP18K13578)によるサポートを受けています。