宇宙で輝くジュエルリング（宝石の指環）をジェームズウェッブ宇宙望遠鏡がとらえました。その正体は、地球から約60億光年彼方に位置するクレーター座にあるクエーサー“RXJ1131-1231”。前景銀河による重力レンズ効果で、“RXJ1131-1231”の像は明るく弧状に歪み、さらに4つの像が分離して観測されています。図1．ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡がとらえた宇宙で輝くジュエルリング（宝石の指環）。前景銀河による重力レンズ効果で、クエーサー“RXJ1131-1231”の像は明るく弧状に歪み、さらに4つの像が分離して観測されている。（Credit:ESA/Webb,NASA&CSA,A.Nierenberg）天然の拡大鏡“重力レンズ効果”重力レンズ効果は、アインシュタインの一般相対性理論によって予測された現象で...宇宙にジュエルリングを発見！ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡が見つけたのは重力レンズ効果を受けて明るく輝くクエーサーだった

近年のパルサータイミングアレイ（PTA）によるナノヘルツ重力波の発見は、基礎科学に新たな可能性をもたらしました。今回の研究では、この発見に基づき、重力波の解析レンズ効果を利用した宇宙膨張の精密測定の可能性、特にハッブル定数測定への応用についてです。この研究は、トロント大学大学のDylanL.Jowさん、Ue-LiPenさんの研究チームが進めています。光や重力波などの波が重力場によって曲げられる現象解析レンズ効果とは、光や重力波などの波が、天体などの重力場によって曲げられる現象です。特に、波長がレンズ天体のサイズと同程度か、それ以上の場合は、幾何光学的なレンズ効果ではなく、解析レンズ効果が支配的となります。パルサータイミングアレイで観測されるナノヘルツ重力波は、波長が約1パーセクと非常に長いので、銀河円盤の...ナノヘルツ重力波が重力場によって曲げられる現象“解析レンズ効果”を用いた宇宙の膨張速度“ハッブル定数”の決定

宇宙は、銀河、星、ガス、そして目に見えないダークマターが複雑に絡み合い、重力によって支配された広大な空間です。その中で銀河団は、最大で数千もの銀河が集まり、高温のプラズマに包まれ、巨大なダークマターのハローに囲まれた、宇宙最大の構造物として知られています。この銀河団の形成と進化は、宇宙の構造形成と進化を理解する上で重要なカギを握っていると言えます。銀河団は、静的な存在ではなく、絶えず進化し、互いに影響を及ぼし合っています。その進化において、特に重要な役割を果たすのが、銀河団同士の合体です。銀河団の合体は、ビッグバン以来、宇宙で最もエネルギーの高い現象の一つで、莫大な量のエネルギーを開放し、銀河団の構造と進化に劇的な変化をもたらします。銀河団の合体が起こると、銀河団内媒体（ICM）と呼ばれる、銀河団内の銀河...衝撃波による加熱はどのようにして起こるのか？宇宙で最もエネルギーの高い現象の一つ銀河団合体を観測

私たちの天の川銀河には、何十億年もの間、自らの重力で集団を保ちながら生き延びてきた星団“球状星団”（※1）があります。※1．恒星の集まり。特に、恒星同士の重力で集団を保つ星団を自己重力星団と呼ぶ。今回見つかった5つの星団は自己重力星団だということが分かった。星団のうち数百万個以上の恒星が重力で集合し、概ね球状の形をとったものを球状星団と呼ぶ。数百光年以内に数万個以上の恒星が密集している。球状星団は、宇宙初期に生まれた、いわば化石のような天体だと考えられています。でも、いつどこで形成されたのかは、未だに良く分かっていませんでした。今回の研究では、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡（※2）を用いて、宇宙年齢4億6千万年の時代に銀河“SPT0615-JD1”内に、5つの若い星団を発見。（“SPT0615-JD1”の別...133億光年彼方の銀河“SPT0615-JD1”内に5つの若い星団を発見！宇宙再電離時代に高密度で大規模な星団が形成されていた

宇宙の広大無辺な広がりの中で、最も神秘的で抗いがたい魅力を放つ天体の一つに、多くの銀河の中心に存在する超大質量ブラックホールがあります。このブラックホールは、想像を絶するほどの強大な重力を持ち、銀河全体の進化に計り知れない影響を与えていると考えられています。今回の研究では、最新のコンピュータシミュレーション技術を駆使することで、超大質量ブラックホールを取り巻く高温の円盤“降着円盤”がどのようにして形成され、進化していくのかを、これまでにない精度で解明すことに成功しています。このシミュレーションは、天文学者たちが1970年代から持ち続けてきた降着円盤に関する概念を覆し、ブラックホールと銀河の成長と進化に関する新たな発見への道を切り開くものになります。この研究は、カリフォルニア工科大学の天体物理学者チームが進...多くの銀河の中心に存在する超大質量ブラックホールの成長と進化の謎に迫るシミュレーション

2015年のこと、NASAの探査機“ニューホライズンズ”による観測で、冥王星の表面に巨大なハート型の構造が発見されましました。この“ハート”は、その独特な形状、地質学的組成、標高の謎から、科学者たちの関心を集めることに。特に、その西側を占める涙滴型の領域“スプートニク平原”の起源は、大きな謎に包まれていました。今回の研究では、この謎を解明するために、数値シミュレーションを用いた研究を実施。角度と速度が比較的低い衝突が、スプートニク平原のような非対称な地形を形成することを確認したそうです。この研究は、スイスのベルン大学とアリゾナ大学の研究チームが進めています。本研究の成果は、英科学誌“Nature”系の天文学術誌“NatureAstronomy”に掲載されました。図1．冥王星への巨大でゆっくりとした衝突が、...冥王星に地下海は存在しない？巨大衝突がもたらしたハート模様の謎に迫る

木星は夜空で最も明るい天体の一つで、晴れた夜には肉眼でも容易に見つけることができます。地球から見える木星の極地には、明るく鮮やかなオーロラがあります。でも、木星の上層大気からの光は弱いので、地上の望遠鏡を用いた詳細な観測は困難でした。今回の研究では、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡を用いて、木星の象徴的な大赤班の上空を観測。ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡の高い赤外線観測能力によって、これまで見ることができなかった木星上層大気の詳細な姿をとらえることに成功し、様々な特徴を発見しています。これにより、かつては特徴が無いと考えられていた大赤班の領域が、複雑な構造や活動の宝庫だと分かりました。研究チームは、悪名高い大赤班の上空にある木星の上層大気を、これまでにない精度で研究することができたそうですよ。この研究は、英国レ...木星の上層大気は意外と複雑だった…謎めいた大気現象をジェームズウェッブ宇宙望遠鏡が観測

今回の研究では、すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラが撮像した最新のデータの中から、私たちの住む天の川銀河に付随する衛星銀河を新たに2個発見しています。研究チームが以前に発見した衛星銀河も合わせると、天の川銀河の周りには、理論予測の倍以上の衛星銀河が存在することが明らかになりました。このことは、銀河の形成史とそれを左右するダークマターの性質に対して、新たな問題を投げかける発見となるようです。この研究は、本間大輔（国立天文台）、千葉柾司（東北大学）、小宮山裕（法政大学）、田中賢幸（国立天文台）、岡本桜子（国立天文台）、田中幹人（法政大学）、石垣美歩（国立天文台）、林航平（仙台高専）、有本信雄（元国立天文台）、RobertH.Lupton（プリンストン大学）、MichaelA.Strauss（プリンストン大学）...天の川銀河を公転する衛星銀河はいくつあるのか？ダークマターの塊の中でどのようにして星ができて銀河に進化するのか

木星の“大赤斑（GreatRedSpot）”は、太陽系の惑星の中で最大かつ最も寿命の長い渦として知られています。でも、その寿命については議論があり、その形成メカニズムは隠されたままでした。今回の研究では、木星の“大赤斑”の起源について、歴史的な観測記録と数値モデリングを用いて詳細な分析を実施。長年、“大赤斑”の前身と考えられてきた“永久斑（PermanentSpot）”との関係、そして大赤斑形成の要因となり得る3つのメカニズムについて検証しています。この研究は、バスク大学のAgustinSánchez-Lavegaさんたちの研究チームが進めています。本研究の成果は“GeophysicalResearchLetters”に“TheOriginofJupiter'sGreatRedSpot”として掲載されまし...現在、木星で観測される“大赤斑”は1665年にカッシーニが発見した“永久斑”とは別物？形成メカニズムをシミュレーションで検証

世界で初めて冥王星のフライバイを行ったNASAの探査機“ニューホライズンズ”は、その後もいくつかの延長ミッションを行っています。その延長ミッションにおいて、“ニューホライズンズ”が今後調査するカイパーベルト天体の候補探しに、すばる望遠鏡の広く深い撮像観測が貢献しているんですねー今回の研究では、すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラ“HSC（HyperSuprime-cam）”によるカイパーベルト天体の探査画像に、独自の解析手法を適用。その結果、カイパーベルトの領域を広げる可能性のある天体を発見しています。“HSC”を用いたミッションチームによるカイパーベルト探しは今も続いていて、今後も北米グループを中心として、次々と論文が出版される予定です。本研究は、それに先駆けて、日本の研究者が中心となり、日本で開発された...カイパーベルトは思っていたより広い？すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラによる探査機“ニューホライズンズ”の調査対象探し

光などの電磁波では観測することができず、重力を介してのみ間接的に存在を知ることができる物質“暗黒物質（ダークマター）”の正体は、今でもよく分かっていません。候補の一つとして、誕生直後の宇宙で生成されたとされる“原始ブラックホール（Primordialbkackhole）”が挙げられていますが、その生成過程もよく分かっていません。そこで、今回の研究では、初期宇宙で原始ブラックホールが生成される過程を調査。すると、その研究の副産物として、理論的には提唱されていたものの生成ルートが判明していない“異色”の存在であった、いわば“色荷ブラックホール”とでも表現できるような存在にたどり着くことになります。色荷ブラックホールは、あまりにも小さすぎるので、現在の宇宙には残っていないと考えられています。それでも、初期宇宙の...4番目のパラメーターを持つ色荷ブラックホールが初期宇宙に存在した!?重力を介して存在を知ることができる暗黒物質の正体かも

中性子星（neutronstar）は、太陽の8倍以上の恒星が、一生の最期に大爆発した後に残される宇宙で最も高密度な天体です。原子から構成される恒星とは異なり、主に中性子からなる天体で、ブラックホールと異なり半径10キロ程度の表面が存在し、そこに地球の約50万倍の質量が詰まっているんですねー一般に強い磁場を持つものが多い天体でもあります。自転に伴う数ミリ秒から数秒程度の特徴的な電磁波パルスを放射する中性子星は、宇宙に存在する強力な電波放射源の一つになります。中性子星の自転周期は短く、通常は数秒未満で、自転周期が1秒未満のものも珍しくありません。今回の研究では、オーストラリア連邦科学産業研究機構（CSIRO）の電波望遠鏡群“ASKAP（AustralianSquareKilometreArrayPathfin...中性子星だとすると理論上観測できないはず53.8分という極めて長い周期で性質が変化する謎の電波源“ASKAP1935+2148”を発見

太陽系の外からやってきた“恒星間天体”としては、“オウムアムア”や“ボリソフ彗星”が公式に認められています。ただ、この2つ以外にも、恒星間天体には複数の候補があるんですねーその一つ“CNEOS2014-01-08”は、地球に落下したことが確認された初めての恒星間天体の可能性があります。今回、この“CNEOS2014-01-08”に由来するとみられる微小な金属球の発見が発表されましたまだ、分析は初期の段階ですが、この発見が本当であれば、人類は史上初めて恒星間天体のサンプルを採取したことになります。ただ、現時点では発見には多くの異論・反論もあるようです。この研究は、ハーバード大学のAviLoebさんが主導する“ガリレオ・プロジェクト”が進めています。恒星などの天体に重力的に束縛されていない恒星以外の天体恒星間...人類が初めて手にした恒星間天体に由来する破片かも？太陽系の外からやってきた恒星などの天体を公転しない天体に迫る

よく、「宇宙はビッグバンで始まった」と言われます。でも、より正確には宇宙が誕生し、非常に高い真空のエネルギーにより宇宙が急激な加速膨張をしていた時期“インフレーション”を経て、その結果としてビッグバンが発生したとされています。インフレーションが起きたのは、宇宙が誕生して1036分の1秒後から1034分の1秒後までの間。その結果、誕生した瞬間は原子よりも遥かに小さかったとされる宇宙は、空間的に数十桁も大きくなっていきます。そして、インフレーション理論では、その際に放出された熱エネルギーがビッグバンの火の玉となった考えられています。この理論は、宇宙の観測を通じて原始宇宙の密度の濃淡“原始密度揺らぎ”を調べる研究によって検証されてきました。でも、具体的に何が急激な加速膨張を引き起こした駆動源だったのか、その全体...何が急激な加速膨張“インフレーション”を引き起こしたのか？重要な情報が刻まれている原始重力波の計算を簡単に行う方法

地球や火星のような岩石と金属で構成された岩石惑星と比べると、木星や土星のように水素やヘリウムが主成分の“巨大ガス惑星”は密度が低い天体になります。これに加えて、木星ほどの質量を持つガス惑星が主星（恒星）のすぐそばを公転することで表面温度が非常に高温になる“ホットジュピター”のような環境では、大気が熱膨張することでさらに密度が低くなってしまいます。今回の研究では、太陽系外惑星観測プロジェクト“スーパーWASP”（※1）の観測データから新たな惑星“WASP-193b”を発見しています。※1．“スーパーWASP”はスペイン領カナリア諸島のロケ・デ・ロス・ムチャーチョス天文台と、南アフリカ共和国の南アフリカ天文台で構成されている。他の観測データも組み合わせて計算して分かったのは、“WASP-193b”の平均密度が...“わたあめ”並みの密度しかない系外惑星“WASP-193b”を発見！巨大ガス惑星“ホットジュピター”はどこまで低密度になれるのか

ほとんどの銀河の中心には、太陽の100万倍から100億倍の質量を持つ“超大質量ブラックホール”（※1）が存在すると考えられています。私たちの天の川銀河の中心にも、太陽の400万倍の質量を持つ超大質量ブラックホール“いて座A*（エースター）”が存在しています。※1．大質量星が超新星爆発を起こした後に誕生する、太陽の数倍～数十倍程度の質量を持つ“恒星質量ブラックホール”は宇宙には多数存在している。一方で、存在は予測されていても、確実な発見例がほとんど無い太陽質量の100倍～10万倍という“中間質量ブラックホール”もある。銀河同士が衝突合体を繰り返すことで自身が進化していく中で、複数の超大質量ブラックホールも連星を形成すると考えられます。理論的には、超大質量ブラックホールの連星が合体するまでのタイムスケールは、...2つの超大質量ブラックホールが合体しようとしている!?複雑に広がったスペクトルを発見

宇宙空間内の放射源天体から届けられる光（電磁波）の中で、地上の天文台では観測が困難な周波数帯の“光”が存在しています。それは、周波数が15MHz以下の低周波数（※1）です。この周波数は、約50～1000キロ上空の“電離層（電離圏）”によって遮られてしまうので、地上の天文台では受信することが困難になることがあるからです。※1．天文学で低周波電波（LowFrequencyRadio）という用語が使われるが、周波数の範囲は明確に定められていない。この低周波数電波を観測するための宇宙望遠鏡が、マサチューセッツ工科大学（MIT）ヘイスタック観測所のMaryKnappさんが率いる研究グループによって提案されています。それは、10万機以上の小型衛星の“集合体”を配備する構想“GO-LoW（GreatObservator...地上が困難なら宇宙へ！低周波電波の観測に対応する宇宙望遠鏡構想“GO-Low”は10万機以上の小型衛星で課題を克服

今回の研究では、すばる望遠鏡とジェミニ北望遠鏡を用いた観測により、合体中の2つの巨大ブラックホール（クエーサー）を発見しています。このクエーサーのペアは、これまでに知られている中で最も遠方に位置するもの。それだけでなく、“宇宙の夜明け”と呼ばれる時代でその存在が初めて確認された合体中の巨大ブラックホールになるようです。この研究は、東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構（KavliIPMU,WPI）の尾上匡房特任研究員とJohnSilverman教授が参加する愛媛大学、国立天文台などの研究者からなる研究チームが進めています。本研究の成果は、2024年4月10日付のアメリカの天体物理学専門誌“TheAstrophysicalJournalLetter”に、“DiscoveryofMergingTwi...129億光年彼方で合体を起こしているクエーサーを発見宇宙の夜明けの時代に銀河や中心ブラックホールはどのように進化したのか？

月の研究によって地球の歴史が明らかになってきたように、火星の衛星の研究は衛星そのものだけでなく火星の歴史の理解にも繋がります。火星にはフォボスとダイモスの2つの衛星があり、それらの形成過程については、これまで天体表面の色や地形を根拠とする“小惑星捕獲説”や公転軌道の特徴を説明する“巨大衝突説”が提唱されてきました。でも、その議論に未だ決着はついていないんですねーJAXAの火星衛星探査計画“MMX（MartianMoonseXploration）”では、様々な科学観測とフォボス表面から採取するサンプルの地上分析を組み合わせることにより、火星衛星の形成過程を解明することを目的としています。そこで、今回の研究では元素組成に注目し。衛星フォボスの形成過程の違いを見分けることを目指しています。異なる形成過程を経験し...火星の衛星フォボスはどうやって形成されたのか？小惑星捕獲説か巨大衝突説かは元素組成の観測から判別できるようです

宇宙に無数に存在する銀河は、いつ誕生したのでしょうか？このことは、よく分かっていないんですねーただ、初期の宇宙に存在する銀河の数や大きさは、宇宙がどのように誕生したのかを探る上での基礎的な情報となります。今回の研究では、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡の観測によって、観測史上最も遠い銀河“JADES-GS-z14‐0”と、2番目に遠い銀河“JADES-GS-z14－1”を発見したことを報告しています。特に、“JADES-GS-z14‐0”は、その距離にもかかわらず非常に明るい銀河なので、宇宙における銀河の形成過程を見直す必要があるのかもしれません。この研究は、ピサ高等師範学校のStefanoCarnianiさんを筆頭とする国際研究チームが進めています。本研究の内容は、特定の科学誌に論文が掲載される前のプレプリ...“JADES-GS-z14-0”が観測史上最も遠い銀河の記録を更新！初期の宇宙では恒星の誕生や銀河の進化は想像以上に速かった