今回観測された132億光年

視力6000で見る宇宙 【vol.2】130億光年以上先の「宇宙最初の銀河」を探す

1000億もの星が含まれる銀河が、いつ、どのように生まれたのか。これは、現代天文学に残された大きな謎のひとつです。アルマ望遠鏡は、その比類なき感度と解像度を武器に、この謎に挑んでいます。
アルマ望遠鏡は宇宙の始まりにどこまで迫れるのか、「最初の銀河」とはどんなものなのか。長年にわたり銀河の研究で活躍してきた放送大学の谷口義明教授に、アルマ望遠鏡を使った銀河誕生の研究についてお話を聞きました。
インタビュー・テキスト:中村俊宏

渦巻銀河の美しさに魅了されて天文学を志す

――谷口さんが天文学者になろうと思ったきっかけは、渦巻銀河との出会いだったと伺いました。

谷口:僕は子供のころ、蝶を捕って集めるのが好きだったのですが、それは美しいものに対する憧れだったと思います。そして中学生の時、同級生から『天文ガイド』という雑誌を借りて読んでみたら、その中に渦巻銀河の写真があったんです。「どうしてこんなに美しいものが宇宙にあるんだろう」と不思議に思いましたね。それで小さい望遠鏡を買ってもらって、高校に入ったら天文部に入って、仲間たちと星や銀河を見るようになりました。そして進学した東北大学でも、銀河の研究をしようと思ったのです。

 

――銀河には、渦巻銀河以外にどんな種類がありますか?

谷口:「渦巻銀河」は名前のとおり、渦巻き模様が見られる銀河ですね。有名なアンドロメダ銀河がそうです。私たちの天の川銀河(銀河系)も渦を巻いていると考えられていますが、銀河の中心部分に棒のような構造を持っていて、「棒渦巻銀河」という種類になります。それから「楕円銀河」は円形や楕円形をしていて、渦模様はありません。これらは円や楕円形に見えますが、実際には球をつぶしたような回転楕円体構造をしています。他にも、渦巻銀河と楕円銀河の中間のような形の「レンズ状銀河」や、決まった形を持たない「不規則銀河」などがあります。これらは銀河を形状で分類したものといえます。

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左上:渦巻銀河 Credit: 国立天文台
左下:棒渦巻銀河 Credit: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); Acknowledgment: P. Knezek (WIYN)
右:楕円銀河 Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration; Acknowledgment: M. West (ESO, Chile)

 

──その中で、渦巻銀河の美しさに特に魅了されたのですね。

谷口:でも大学で銀河のことを学ぶうちに、考えがちょっと変わってきました。確かに渦があったり、中心に棒があったりというのは、見た目は美しいのですが、銀河の性質を調べると、渦巻銀河と棒渦巻銀河はじつは変わらないんです。銀河の性質というのは、たとえばどんな星々で銀河が成り立っているか、といったことです。そうすると、渦があろうが棒があろうが、銀河の「進化」にはあまり影響を与えていないのかな、と思い始めたんです。

 

──銀河の渦巻模様は、見た目の美しさはあるけれども、銀河を研究する上ではそれほど面白くないと思われるようになった、ということですか?

谷口:ええ。ですから特異性のある銀河、例えば銀河の中で星が大量に生まれている「スターバースト銀河」とか、あるいは銀河の中心に超大質量ブラックホールがひそんでいて、そのために激しく光っている「活動銀河中心核」とか、そういったものを研究したほうが面白いのかなと思うようになりました。それで最初は、スターバースト銀河の研究を始めたんです。「スターバースト」は今では言葉として定着していますけど、僕がやり始めた頃は「何それ?」という感じだったので、肩身の狭い思いをしつつ研究していましたけどね。

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谷口義明 (放送大学・教養学部・教授)

宇宙で最初に生まれた銀河の姿を見たい!

──先ほど、銀河の「進化」という言葉が出ましたが、これはどういう意味ですか?

谷口:天文学では「誕生」と「進化」が、どの研究分野でもキーワードとなっています。銀河でいうと、銀河は宇宙138億年の歴史の中で、いつ、どうやって生まれたのか、つまり銀河の誕生の謎を解くことが目指されています。さらに、誕生した銀河がどのように進化してきたのかも、まだ解明されていません。

 

──進化という言葉は生物学の用語としてなじみ深いですが、天文学でも使うのですね。

谷口:そうです。たとえば銀河は、化学組成がどんどん変わっていきます。ビッグバンの時に宇宙に存在したのは、水素とヘリウムだけでした。我々の身体を作っている炭素や鉄などの元素は、銀河の進化の過程で恒星の内部で核融合反応によって作られて、最後に星の死によって周囲にばらまかれたり、最近話題になった中性子星の合体で作られたりして、銀河のガスの中に蓄積されてくるのです。そうした銀河の誕生と進化の過程を、天文学者は理論的に研究したり、望遠鏡を使って調べたりしています。

 

──最初の銀河は、いつごろ誕生したと考えられているのですか?

谷口:宇宙の中で最初の星(恒星)が生まれたのは、宇宙の年齢が2億歳くらいのころだと考えられています。宇宙は現在、約138億歳ですから、今から136億年前ですね。そして最初に生まれた星々が銀河の「種」になりますので、最初の銀河の誕生も同じころだと考えられています。ただし、これは理論的な話であって、まだ誰も宇宙で最初に生まれた銀河の姿を見ていません。

 

──最初の銀河の誕生の様子を望遠鏡で調べるには、どうすればいいのですか?

谷口:できるだけ遠くの銀河を観測すればいいのです。光の速度は有限(秒速約30万キロメートル)なので、遠くの天体を見ると、その天体の過去の姿が見えます。ですから、遠方の銀河を見ると、誕生して間もない頃の銀河の姿を調べることができるのです。

 

──望遠鏡は、いわば過去の宇宙の様子を見に行けるタイムマシンなのですね!

谷口:まさにそうですね。ですが、世界中のどの望遠鏡も、宇宙で最初に生まれた銀河の姿を見ることにまだ成功していません。でもアルマ望遠鏡を使えば、それができるのではないかと僕は思っています。

谷口義明(放送大学・教養学部・教授)

谷口義明(放送大学・教養学部・教授)

1954年、北海道出身。理学博士。東北大学大学院理学研究科天文学専攻修了。東京大学・東京天文台(現在の国立天文台)、東京大学・天文学教育研究センター・助手、東北大学大学院天文学専攻・助教授、愛媛大学大学院理工学研究科・教授、愛媛大学・宇宙進化研究センター長を経て現職。ESAの赤外線宇宙天文台で人類初の中間赤外線帯での深宇宙探査を行い、ダストに包まれた若い銀河を多数発見。その後も、遠赤外線、サブミリ波、可視光帯で深宇宙探査を行い、遠方銀河探査で活躍。

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