9個すべてで「低質量星が多い」結果に

分析の結果、9個の銀河はいずれも、天の川銀河のIMFと比べて低質量星が多い、いわゆる「ボトムヘビー（低質量側に偏った）」IMFを持つことが分かった。

低質量星は1個あたりの明るさが小さいため、銀河全体の光にはあまり目立って現れない。しかし寿命が長く、数が多ければ恒星質量には大きく寄与する。そのため、天の川銀河型のIMFを使って光から質量を推定すると、銀河の総恒星質量を過小評価してしまう可能性がある。

特に、サンプル中で最も古い2つの銀河では、今回測定したボトムヘビーなIMFを適用すると、推定される恒星質量が従来の値の3～4倍に増えた。これら2つは、JWSTが見つけた「想像以上に早く成熟した」銀河の直接的な後継と考えられている。

初期宇宙の銀河形成問題はさらに難しく

JWSTはこれまでにも、ビッグバンから約12億5,000万年後にあたる時代に、すでに星形成を終えた巨大銀河を分光学的に確認している。 こうした銀河が、短い時間で大量の恒星を形成していたことは、現在の銀河形成モデルにとって大きな課題だ。

今回、銀河の本当の恒星質量が従来より大きい可能性が示されたことで、その緊張は解消されるどころか強まる。最も古い恒星集団の一つは、ビッグバンから15億年未満の時期に形成されたとみられる。もし、その後継銀河で見つかったボトムヘビーなIMFが星形成時にも存在していたなら、初期銀河は従来考えられていた以上の質量を、さらに短時間で作り上げなければならない。

なお、ビッグバンから約5億年以内に存在したとされる、さらに初期の「想像を絶するほど早い」銀河との関連は、今回の測定からの推 extrapolation である。現在、IMFを堅牢に測定できた対象は、あくまで (z) 約0.7の銀河であり、(z) が10を超える銀河を直接測定したわけではない。

惑星を持つ星は、初期宇宙にもっと多かったのか

低質量星は長寿命で、惑星の主な母星候補にもなり得る。もし若い宇宙でボトムヘビーな星形成が一般的だったなら、天の川銀河型のIMFを前提にした場合より、初期宇宙には長く生き残る低質量星、ひいては惑星系が多く形成されていた可能性がある。

ただし、今回の研究が惑星の存在確率を直接測定したわけではない。この点は、恒星の数から惑星系の数を推測する際の含意にとどまる。

研究チームは今後、同じ超深度・広波長域の分光手法を、より高い赤方偏移にある銀河へ適用する計画だ。やがて最初の星々が生まれた時代に近づけば、低質量星の数が初期銀河でも本当に多かったのかを、JWSTで検証できる可能性がある。

9個すべてで「低質量星が多い」結果に

分析の結果、9個の銀河はいずれも、天の川銀河のIMFと比べて低質量星が多い、いわゆる「ボトムヘビー（低質量側に偏った）」IMFを持つことが分かった。

低質量星は1個あたりの明るさが小さいため、銀河全体の光にはあまり目立って現れない。しかし寿命が長く、数が多ければ恒星質量には大きく寄与する。そのため、天の川銀河型のIMFを使って光から質量を推定すると、銀河の総恒星質量を過小評価してしまう可能性がある。

特に、サンプル中で最も古い2つの銀河では、今回測定したボトムヘビーなIMFを適用すると、推定される恒星質量が従来の値の3～4倍に増えた。これら2つは、JWSTが見つけた「想像以上に早く成熟した」銀河の直接的な後継と考えられている。

初期宇宙の銀河形成問題はさらに難しく

JWSTはこれまでにも、ビッグバンから約12億5,000万年後にあたる時代に、すでに星形成を終えた巨大銀河を分光学的に確認している。 こうした銀河が、短い時間で大量の恒星を形成していたことは、現在の銀河形成モデルにとって大きな課題だ。

今回、銀河の本当の恒星質量が従来より大きい可能性が示されたことで、その緊張は解消されるどころか強まる。最も古い恒星集団の一つは、ビッグバンから15億年未満の時期に形成されたとみられる。もし、その後継銀河で見つかったボトムヘビーなIMFが星形成時にも存在していたなら、初期銀河は従来考えられていた以上の質量を、さらに短時間で作り上げなければならない。

なお、ビッグバンから約5億年以内に存在したとされる、さらに初期の「想像を絶するほど早い」銀河との関連は、今回の測定からの推 extrapolation である。現在、IMFを堅牢に測定できた対象は、あくまで (z) 約0.7の銀河であり、(z) が10を超える銀河を直接測定したわけではない。

惑星を持つ星は、初期宇宙にもっと多かったのか

低質量星は長寿命で、惑星の主な母星候補にもなり得る。もし若い宇宙でボトムヘビーな星形成が一般的だったなら、天の川銀河型のIMFを前提にした場合より、初期宇宙には長く生き残る低質量星、ひいては惑星系が多く形成されていた可能性がある。

ただし、今回の研究が惑星の存在確率を直接測定したわけではない。この点は、恒星の数から惑星系の数を推測する際の含意にとどまる。

研究チームは今後、同じ超深度・広波長域の分光手法を、より高い赤方偏移にある銀河へ適用する計画だ。やがて最初の星々が生まれた時代に近づけば、低質量星の数が初期銀河でも本当に多かったのかを、JWSTで検証できる可能性がある。