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銀河がいつどのようにして誕生し、どう進化して現在に至ったのかは、天文学の最重要問題の一つである。この間題に取り組む上で不可欠なのが、誕生間もない頃の銀河、すなわち超遠方の銀河を直接観測することである。光の速度は有限なので、遠方の銀河を観測することで、それだけ過去の銀河を調べることができる。本研究の目的は、すばる望遠鏡を用いて、赤方偏移が5程度以上の銀河を多数検出し、超遠方の銀河の性質を調べることである。ここで、赤方偏移(zと表記)とは、遠方の天体から届く光の波長がどれだけ伸びているかを表す指標であり、より遠方(すなわち、より過去)の天体ほど赤方偏移が大きい。z=0は現在に対応し、z=5は宇宙年齢にして約12億年に相当する。現在の宇宙年齢は約140億年なので、z=5の宇宙は現在の年齢の1/10以下ということになる。
本研究では、すばるディープフィールドという天域を多数の波長帯で長時間露出し、z=4から6にある銀河を2000個近く検出した。その結果、明るい銀河の数がz=6から4までに約10倍に増加していることを見出した。明るい銀河の形成時期が突き止められたのである。こうした明るい銀河は、現在の宇宙では銀河集団(銀河群や銀河団)の中の銀河に進化していると予想される。我々は、z=5の宇宙で、銀河が大構造を作って分布していることも発見した。これは、現在の宇宙に普遍的に見られる大構造の起源と進化を解明する上で重要な観測結果である。これらの研究に加えて、我々は、赤方偏移が1から2にある赤い銀河の性質も調べた。
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