科学者たちは、赤方偏移4.3の原始星団SPT2349-56において、高温の星団内ガスを直接観測しました。この発見は、銀河団形成に関する既存の理論モデルに異議を唱えるものです。アタカマ大型ミリ波/サブミリ波干渉計（ALMA）を用いて、研究者たちはこの初期の銀河団内で、高温ガスの兆候である熱的Sunyaev-Zeldovich（SZ）効果を検出しました。

最近のNature誌に掲載された詳細な観測結果は、SPT2349-56の中心部における熱エネルギーが約10^61エルグであることを明らかにしています。このエネルギーレベルは、重力のみによって生成されると予想されるエネルギーの約10倍です。研究によると、これは星団の初期の形成段階において、実質的な加熱メカニズムが働いていた可能性を示唆しており、星団内媒体（ICM）が完全に形成される前に過熱した可能性があります。

高温（10^7 K）のガスで構成される星団内媒体は、銀河団内のバリオン、つまり通常の物質の大部分を含んでいます。宇宙論的シミュレーションでは、ICMの質量と温度は、ガスがまだ集積と加熱の過程にあるため、宇宙の初期において減少するはずであることが示唆されていました。今回の発見以前は、高温ICMの確実な検出は、赤方偏移2以上の系に限られており、ICMの集積のタイミングとメカニズムについては不確実性が残されていました。

赤方偏移4.3に位置するSPT2349-56は、約100キロパーセクに及ぶ領域内に、大量の分子ガスと3つの電波銀河核（AGN）を擁しています。これらの特徴は、初期の星団形成を研究するためのユニークな環境となっています。この原始星団におけるSZ効果の検出は、有意な加熱が以前に予想されていたよりもはるかに早く起こり得るという直接的な証拠を提供します。

Sunyaev-Zeldovich効果は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の光子がICM中の高温電子によって散乱され、CMBスペクトルが歪む現象です。この歪みを測定することにより、科学者たちは高温ガスの温度と密度を推定することができます。

「この発見は、銀河団形成の初期段階に関する重要な洞察を提供します」と、プロジェクトの主任研究者の1人は述べています。「これは、現在の理論モデルが、この系で観測された急速な加熱を考慮するように修正される必要があるかもしれないことを示唆しています。」

この発見は、初期宇宙における銀河と大規模構造の形成に関する私たちの理解に影響を与えます。この初期の時代にこのような高温のICMが存在することは、AGNからのものなどのフィードバックプロセスが、以前考えられていたよりも銀河と星団の成長を調整する上でより重要な役割を果たした可能性があることを示唆しています。

今後の研究では、SPT2349-56で観測された急速な加熱が一般的な現象なのか、それとも特異な現象なのかを判断するために、他の高赤方偏移原始星団の研究に焦点を当てます。ICMの特性とガス加熱におけるAGNの役割を調査するために、ALMAやその他の望遠鏡によるさらなる観測が計画されています。これらの研究は、私たちが今日観測する宇宙を形作った複雑なプロセスについての理解を深めるのに役立つでしょう。