ジェイムズ・ウェッブが16万4000銀河から描き出した、若い宇宙の宇宙網

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を用いた研究チームが、16万4000個の銀河を通して宇宙の見えない骨組みをたどる宇宙網の地図をつくり上げた。その深さと解像度のおかげで、天文学者はこれまで届かなかった、宇宙が誕生から数億年の時代に宇宙網を見ることができる。目に見えるすべてを秩序づける重力的アーキテクチャを、銀河そのものがまだ組み上げられていたまさにその時代に研究できるようになったのは、これが初めてだ。

宇宙網は、宇宙の底にある骨格である。暗黒物質は巨大なフィラメントに沿って流れ、銀河を交差点へと引き寄せ、その間に広大なボイドを残す。何十年もの可視光サーベイは私たちの近傍宇宙でその形をスケッチしてきたが、初期宇宙は地上望遠鏡が同じ解像度で扱うには暗すぎ、遠すぎた。

データセットは、ウェッブがこれまで実施した中で最大の一般観測者プログラムである COSMOS-Web のもので、満月3個分に相当する天域をカバーする。カリフォルニア大学リバーサイド校のホセイン・ハタムニア氏が主導した新しい解析では、ウェッブの近赤外撮像を用いてこの領域内で16万4000個の銀河を同定し、それぞれに距離と年齢の両方を兼ねる宇宙論的指標である赤方偏移を割り当てた。論文は The Astrophysical Journal に掲載される。

チームはそれらの距離をもとに銀河の三次元配置を再構成し、それらを結ぶフィラメントの網を描き出した。ハッブルのサーベイでは単一の塊にしか見えなかった構造が、ウェッブのデータでは複数の異なる要素に分解され、カタログは赤方偏移7まで広がっている。これは宇宙が10億歳に満たないころに光源を離れた光である。

この成果を可能にしているのは、深さだけではなくカバー範囲でもある。鉛筆ビーム型の深探査は、いかに鋭くても、空をあまりに狭くしかサンプリングしないため、幾何を捉え損ねる。COSMOS-Web は銀河あたりの深さを少し犠牲にする代わりに、フィラメントを孤立した点ではなくフィラメントとして見るのに必要な広い視野を確保した。

カタログは最終結論ではない。銀河の配置から宇宙網を抽出するには、銀河がどのように下にある暗黒物質をたどっているかについての仮定が依然として必要であり、ここで用いられた赤方偏移は写真分光ではなくブロードバンドの色から導かれた写真等価のもので、各銀河を1パーセントの数分の一に固定するような精密分光ではない。チームはこの公開を閉じた結果ではなく、後続の分光観測キャンペーンの土台と位置づけている。

この地図が重要なのは、標準宇宙論の予言が、まさにこの種の大規模構造の幾何で最も鋭くなるからだ。網の形が、ほぼ一様な初期宇宙から塊だらけの現在の宇宙へと進化していく様子は、暗黒物質・暗黒エネルギーモデルの直接的な検証となる。シミュレーションされた網と、ウェッブが高赤方偏移で実際に見るそれとの間に消えない差があれば、現在の描像にまだ欠けている物理の存在を示すことになる。

カタログ、解析パイプライン、そして130億年の構造進化を再構成する動画は、2026年5月に The Astrophysical Journal に掲載された論文と同時に公開された。リバーサイドのチームと、より広い COSMOS-Web 共同研究は、最も高い赤方偏移のフィラメントについて2026年後半に予定されている分光フォローアップの準備をすでに進めており、これによって赤方偏移の誤差は縮まり、宇宙論研究者は網の幾何を銀河ごとに暗黒物質シミュレーションと比較できるようになる。