星形成におけるダスティ銀河の役割を明らかにする

最初の銀河がいつ形成され、どのように成長したのかを理解することは、天文学における大きな問いだよね。早期に発見された明るくて大きな銀河は、銀河の発展についての私たちの理解を揺るがすものだから、これらの初期の銀河についてもっと知ることが、どれだけのスピードで星を生み出したかを学ぶ手助けになるんだ。

長い間、天文学者たちは主に紫外線（UV）光を通して銀河を観察してきたけど、この方法では、星形成にとって重要な、埃で隠れた銀河を見逃すことがあるんだ。

アタカマ大ミリ波干渉計（ALMA）は、遠くの銀河の埃を研究するための強力なツールだよ。それでも、観察するために必要な労力のせいで、詳細に研究された銀河の数は限られているんだ。

最近の観察技術の改善により、高い赤方偏移を持つ埃の多い銀河が多く発見されて、こういった銀河が初期宇宙では普通だった可能性が示唆されているんだ。これは、どれだけの埃のある銀河が存在していたのか、そしてそれが全体の星形成率にどのように影響するのかという疑問を引き起こすよ。

#観察の目標

この研究では、再電離期（EoR）における銀河の赤外光度関数（IRLF）を測定したいんだ。この関数は、その時期にどれだけの異なる明るさの銀河が存在したのかを理解するのに役立つよ。

UVの明るさに基づいて選ばれた42の銀河のサンプルを使って、ALMAで観察したんだ。特に[CII]放出線に焦点を当てたんだ。この観察から、16の銀河が明確な埃の兆候を示し、そのうち15が[CII]線でも確認されたんだ。

これらの銀河の赤外光度を測定することで、埃によって隠れた星形成率をよりよく推定できるんだ。

#赤外光度の測定

これらの銀河の赤外光度を計算するためには、埃の温度についていくつかの仮定をしなければならなかったんだ。利用可能なデータを使ってこの温度を推定する方法を見つけて、それを元に観測された埃の信号から赤外光度を計算したんだ。

赤外光度を得たら、それをUV光度と比較したよ。私たちのサンプルには主にUV光が明るい銀河が含まれていて、埃の検出がある銀河とない銀河との間に大きな差は見られなかったんだ。

#高赤方偏移における赤外光度関数

IRLFを計算するためには、最初にサンプル内の各銀河の体積を推定する必要があったんだ。UV光度関数に基づいて推定したよ、これは以前の研究からよく理解されているものだから。

この方法を使用して、特定の明るさの範囲内に存在する可能性のある銀河の数を計算できたんだ。この計算から、当時の銀河の光度分布について重要な洞察が得られたよ。

最終的に、さまざまな明るさのレベルで存在する銀河の数を示す光度関数を作成したんだ。私たちの発見は、銀河の密度が明るさが増すにつれて減少することを示したよ。

#星形成率密度の分析

IRLFを使って、隠れた星形成率密度（SFRD）を計算したんだ。これは、私たちのサンプルの銀河の密度を合計することでアプローチし、さらに光度範囲にわたって統合することで進めたよ。

私たちは、直接観察した銀河と計算に基づいて推定した銀河の両方を考慮したときに、SFRDが全体の率の一部であることを発見したんだ。

より大きな光度範囲を統合することで、より高いSFRDを推測することができたよ。私たちの結果は、UV選択された銀河の中でも、埃のために直接見えないが、重要な量の星形成が行われていることを示しているんだ。

#他の研究との比較

私たちの結果を他の研究と比較して、異なる方法や観察からの発見とどのように一致するかを確認したんだ。多くの以前の研究がSFRDのさまざまな推定値を出していて、結果の幅が広がっているんだ。

いくつかのシミュレーションやモデルは、SFRDが私たちが観察したものとは異なるべきだと示唆していて、しばしば時間の経過とともにより安定した率を予測していたんだ。私たちの観察は、赤方偏移が増加するにつれてSFRDが減少することを示していて、いくつかの以前の予測とは異なっているよ。

#見逃された銀河と今後の研究

議論の重要なポイントは、私たちのサンプルがUV選択されたことだよ。これは、UV光で明るく輝かないけど substantialな星形成を持つ、隠れた銀河をいくつか見逃している可能性があるってことだね。

最近、他の方法を使った観察が、確かにUV調査では検出されていない埃のある銀河が存在することを示し始めたんだ。このギャップは、今後の研究でより広範囲の銀河、特にUVで薄暗い銀河を含める必要性を強調しているよ。

これらの初期銀河における赤外光度関数と星形成の歴史をより包括的に理解するために、より広範なツールや技術を使ったさらなる観察キャンペーンを提案するよ。

#結論

この研究は、IRLFを通じて再電離期の埃のある銀河の特性について貴重な洞察を提供したよ。私たちが見つけたのは、UV光では全てが見えなくても、星形成に寄与する銀河がかなりの数存在するってことだね。

結果は、UV選択されたサンプルだけでは理解されなかった、より豊かな銀河形成の歴史を示唆する顕著な隠れた星形成率を示しているんだ。

要するに、私たちの宇宙の初期段階や、星形成における埃の隠れた銀河の役割をより明確にするためには、継続的な探索と方法の改善が必要なんだ。

私たちの仕事は、今後の調査のための基盤を築き、さまざまな天体物理学の分野での協力を促進して、宇宙の幼少期における銀河の発展についての理解を深めることを目指しているよ。