ユークリッド宇宙望遠鏡、9億超の銀河を含む初の大規模データを公開

欧州宇宙機関（ESA）のユークリッド宇宙望遠鏡が、9億を超える銀河の観測を含む初の大規模データを公開しました。約13カ月の観測に基づくデータは、宇宙の詳細な3次元地図を作る土台となります。

1900平方度を観測した初の大規模公開

今回のデータは「DR1-Foundation」と呼ばれ、2023年半ばの打ち上げ後、初の大規模なミッションデータ公開です。観測範囲は満月約9500個分に相当し、望遠鏡が6年間の計画で調査する空の領域の約14％に当たります。広い範囲を対象とするユークリッド広域サーベイの1900平方度の観測結果が含まれ、データ量は170万ギガバイトです。

公開データには、9億を超える銀河のほか、6000万を超えるクエーサー候補が含まれます。クエーサーは遠方の銀河の明るい中心部で、中心のブラックホールに物質が落ち込む際に強い光を放ちます。1億6000万を超える光源のスペクトルも収録されています。

スペクトルは、天体から届く光を波長ごとに分けたものです。その中に現れる特徴を調べることで、研究者は銀河までの距離や、特に明るい銀河に含まれる物質を調べられます。データには生データや補正済みの画像、天体のカタログも含まれています。

既存の全カタログを上回る強い重力レンズ候補

公開データには、約1万5000件の強い重力レンズの候補が含まれています。強い重力レンズは、手前の銀河などの質量によって、背後の遠い銀河から届く光が大きく曲げられる現象です。背後の天体の像が引き伸ばされたり、複数に見えたりすることがあります。

今回の強い重力レンズのカタログは、これまでのカタログをすべて合わせたものより大きいとされています。同じ望遠鏡で同じ方法により見つかった候補を、数千件規模の集団として研究できます。候補の選別には機械学習と、市民科学プロジェクトに参加した数千人の協力が用いられました。

強い重力レンズは、銀河の質量を測る方法の一つです。見えない暗黒物質を含む銀河の構成要素や、宇宙の膨張を調べる手がかりにもなります。また、レンズによって遠い銀河の光が拡大され、暗くて研究しにくい天体を観測できます。

銀河の形と距離から暗黒物質を探る

ユークリッドは、光を出さない暗黒物質の分布を調べるため、弱い重力レンズも利用します。これは、遠方の銀河から届く光が途中の物質によって曲げられ、銀河の形がわずかに引き伸ばされたり、位置がずれたりする現象です。変化は小さいため、多数の天体を統計的に分析して検出します。

一方、銀河の距離はスペクトルを使って測定します。銀河の中の水素ガスが出す光の位置を調べることで、銀河を宇宙の3次元構造に配置できます。銀河の分布を宇宙の時代ごとに描くことは、宇宙の膨張速度に影響する暗黒エネルギーを調べることにもつながります。

銀河は、宇宙に広がる網目状の構造「コズミックウェブ」の密度が高い部分に集まっています。この網の繊維状の構造は主に暗黒物質でできており、大部分は目に見えません。ユークリッドの観測は、銀河の距離と形を手がかりに、この構造を立体的に調べるために使われます。

銀河群や遠方の銀河団も観測

公開データには、銀河同士が集まる銀河団や、さらに大きな超銀河団の観測も含まれます。銀河団は、宇宙で物質がどのように形成され、配置されているかを調べる対象です。ユークリッドの広い観測範囲によって、遠い過去の銀河団を多数調べられます。

観測画像には、渦巻き銀河M81と、その近くに見える楕円銀河NGC 3077も収められています。M81は、明るい中心まで伸びる発達した渦状腕を持つ銀河です。画像には銀河間に広がる塵も写っています。

地球から約3300万光年離れた環状銀河NGC 1291も観測されました。この銀河は「ゴールデン・アイ」とも呼ばれます。公開された画像では、ユークリッドの最高解像度でその姿を捉えています。

2027年半ばの完全版に弱い重力レンズの観測を追加

ユークリッドの観測計画には、広い領域を調べる広域サーベイと、狭い領域を繰り返し調べる深宇宙サーベイがあります。深宇宙サーベイでは、観測時間の約10％を使い、空の比較的小さな3領域を繰り返し観測します。今回公開された広域サーベイのデータは、計画全体の観測領域の一部です。

完全版の「Data Release 1」は2027年半ばに予定されています。そこでは今回の公開データを基に、弱い重力レンズの観測結果が追加される予定です。銀河や銀河団がコズミックウェブの中にどう配置されるかを示す計算結果も含まれます。