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SCIENTIFIC AMERICAN December 2022

Breaking Cosmology

宇宙論を揺るがす黎明期の銀河

By Jonathan O’Callaghan J. オカラガン
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Rohan Naidu was at home with his girlfriend when he found the galaxy that nearly broke cosmology. As his algorithm dug through early images from the James Webb Space Telescope (JWST) late one night this past July, Naidu shot to attention. It had sifted out an object that Naidu recognized was inexplicably massive and dated back to just 300 million years after the big bang, making it older than any galaxy ever seen before. “I called my girlfriend over right away,” Naidu says. “I told her, ‘This might be the most distant starlight we’ve ever seen.’” After exchanging excited messages with one of his collaborators “with lots of exclamation marks,” Naidu got to work. Days later they published a paper on the candidate galaxy, which they dubbed “GLASS-z13.” The Internet exploded. “It reverberated around the world,” Naidu says. 　マサチューセッツ工科大学の天文学者ナイドゥ（Rohan Naidu）が宇宙論を破綻させかねない銀河を見つけたのは，ガールフレンドと一緒に自宅にいたときだった。去る7月のある日の深夜，ナイドゥはジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の初期観測画像を自作のプログラムで詳しく調べていて，あるものに目が留まった。プログラムが選び出した天体が，説明がつかないほど質量が大きく，ビッグバンのわずか3億年後という，これまでに観測されたどの銀河よりも古い時代のものであることに気づいたのだ。「すぐにガールフレンドを呼び寄せて，『これは観測された中で一番遠い星の光かも』と言った」とナイドゥは語る。共同研究者と「感嘆符がたくさんついた」メッセージをやり取りした後，ナイドゥは研究に取りかかった。
　数日後，ナイドゥらはこの最古の銀河の候補天体「GLASS-z13」に関する論文を発表した。この論文はインターネットで爆発的な注目を集めた。「世界中から反響があった」とナイドゥは振り返る。
The discovery of this galaxy, just weeks into JWST’s full operations, was beyond astronomers’ wildest dreams. JWST—the largest, most powerful observatory ever launched from Earth—was built to revolutionize our understanding of the universe. Stationed 1.5 million kilometers away from earthly interference and chilled close to absolute zero by its tennis court–sized sunshade, the telescope’s giant segmented mirror and exquisitely sensitive instruments were designed to uncover details of cosmic dawn never before observed. 　ウェッブ望遠鏡の本格稼働からほんの数週間後のこの発見は，天文学者たちが夢にも思っていなかったことだった。史上最も大きく最も性能が高い宇宙望遠鏡であるウェッブは，宇宙に関する理解に革命をもたらすことを目指して建造された。大気の影響を避けるために地球から150万km離れたところに維持され，テニスコート大の日よけによって絶対零度近くの低温に保たれている巨大な主鏡や超高感度の計測装置は，これまで観測することができなかった宇宙黎明期を詳細に明らかにすることを目的として設計された。
This is the scarcely probed era—no more than a few hundred million years after the big bang itself—in which the very first stars and galaxies coalesced. How exactly this process unfolded depends on exotic physics, ranging from the uncertain influences of dark matter and dark energy to the poorly understood feedbacks between starlight, gas and dust. By glimpsing galaxies from cosmic dawn with JWST, cosmologists can test their knowledge of all these underlying phenomena—either confirming the validity of their best consensus models or revealing gaps in understanding that could herald profound new discoveries. 　ビッグバンからわずか数億年後の時代である黎明期はほとんど調べられていないが，初代星や初代銀河が誕生したとされる時代だ。このプロセスが実際にどのように進んだかは，暗黒物質と暗黒エネルギーの影響から，星の光とガス，ダストの間に生じるフィードバックまで，よくわかっていない物理現象によって決まる。宇宙論研究者は，ウェッブ望遠鏡で黎明期の銀河を垣間見ることで，そうした根底にある現象に関する知識を検証できる。つまり，最も支持されている理論モデルの妥当性が裏付けられるか，ほころびが判明して重要な新発見につながるかだ。

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