初期宇宙における異常高温の銀河団SPT2349-56を天文学者が発見

カナダの研究者らが主導した国際的な天文学者チームは、宇宙誕生からわずか14億年後の初期宇宙において、銀河団SPT2349-56を発見しました。この天体では、銀河団間の物質（星間物質）の温度が、確立された天体物理学モデルの予測を著しく上回る異常な高温を示していました。この重力的に結合した構造は、標準的な理論では数億年にもわたる重力崩壊と安定化を経て初めて到達するとされる極端な熱的状態を、驚くほど早期に示現していたのです。

この画期的な発見は、2026年1月5日に学術誌Natureに掲載されました。観測データは、チリにあるアルマ望遠鏡（アタカマ大型ミリ波・サブミリ波干渉計）を用いて取得されたものです。この発見は、宇宙初期の巨大構造の進化が、我々の既存の理解よりも遥かにダイナミックであったことを示唆しています。

SPT2349-56銀河団は、直径約50万光年という範囲に30以上の銀河が密集しているのが特徴です。このサイズは、我々の天の川銀河のハロー（銀河系を取り巻く巨大な構造）とほぼ同等です。特筆すべきは、その星形成率です。この銀河団の星形成速度は、天の川銀河のそれと比較して約5,000倍にも達しています。注目すべき点として、これまで知られていた未成熟な「原始銀河団」とは異なり、SPT2349-56はすでに完全に形成された構造であり、ガスが異常な高温に達するまでが驚異的な速さで進行したことを示しています。

銀河団内のガスの温度測定は、間接的な手法、すなわちサンイェフ・ゼルドビッチ効果を利用して行われました。この効果は、光子が銀河団間の領域を通過する際に、高温の電子によって引き起こされる宇宙背景放射の歪みを検出するものです。ブリティッシュコロンビア大学（UBC）の主著者であるダージー・ジョウ博士は、検証の結果、観測されたガスの温度は既存のモデルが予測する値を最低でも5倍上回り、多くの現代の銀河団の中間層よりもさらに高エネルギーであることを確認したと述べています。この研究には、ダルハウジー大学のスコット・チャップマン博士も参画しました。

チャップマン博士は、これほど早期かつ強烈な加熱は、銀河団中心部に最近発見された三つの超大質量ブラックホールによる強力な内部メカニズム、すなわち、周囲の空間へエネルギーを活発に噴出する活動に起因する可能性があると推測しています。この現象は、成熟した銀河団において重力圧縮によってガスがゆっくりと成長し加熱されるという標準的なモデルの見直しを迫るものです。この発見により、高温の銀河団の「大気」が形成される時間軸が、宇宙史のより初期へと前倒しされることになります。

SPT2349-56の最初の兆候は2010年に南極のサウスポール望遠鏡によって捉えられ、その後の2018年の観測で、高い星形成率を持つ銀河団としての地位が確定しました。研究チームは今後、この銀河団における激しい星形成活動、ブラックホールの活動、そして過熱した大気との相互作用を詳細に調査し、現代の銀河団形成に関する宇宙論モデルの精度向上を目指す計画です。