科学者たちは、アタカマ大型ミリ波/サブミリ波干渉計（ALMA）を用いて、赤方偏移4.3の原始星団SPT2349-56において、高温の銀河団内ガスを直接観測しました。これは、宇宙が15億年未満であった時代にあたります。Nature誌に報告されたこの発見は、銀河団の形成と銀河団内媒体（ICM）の加熱に関する既存の理論モデルに異議を唱えるものです。

この観測は、熱的Sunyaev-Zeldovich（SZ）効果の検出によって可能になりました。これは、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）からの光子が、ICM中の高温の電子を通過する際にエネルギーを得る現象です。この効果は、銀河団に遍満する高温ガスを直接探る方法を提供します。初期宇宙に位置するSPT2349-56は、分子ガスの重要な貯蔵庫と、約100キロパーセクという比較的小さな領域内に3つの活動銀河核（AGN）を擁しています。

SPT2349-56の中心部で測定された熱エネルギーは約10^61エルグであり、これは重力だけで予想される値の約10倍です。これは、星団の初期の形成段階で、重要な加熱メカニズムが働いていたことを示唆しています。研究論文によると、この発見は、ガスがまだ集積され加熱されている過程にあるため、ICMの質量と温度が初期に向かって減少するという現在の理論的予測と矛盾しています。

銀河団は、宇宙で知られている最大の重力的に束縛された構造です。それらは、数百から数千の銀河を含み、高温ガスの拡散プラズマであるICMに埋め込まれています。このICMには、星団内のバリオン物質（陽子と中性子で構成される通常の物質）の大部分が含まれており、数百万度のケルビン温度に加熱されています。ICMがどのように形成され進化するかを理解することは、宇宙全体の進化を理解するために不可欠です。

宇宙論的シミュレーションは、銀河団の形成をモデル化するために長年使用されてきました。これらのシミュレーションは、ガスがまだ星団に降着し、重力過程とAGNからのフィードバックによって加熱されているため、ICMは初期には質量が少なく、温度が低いと予測しています。しかし、SPT2349-56の新しい観測は、以前考えられていたよりもはるかに早く実質的な加熱が発生する可能性があることを示唆しており、それは原始星団内のAGNの活発な活動が原因である可能性があります。

この発見の意義は、銀河団の形成に関する私たちの理解にとって重要です。これは、AGNフィードバックなどのICMを加熱するプロセスが、以前に想定されていたよりも初期宇宙においてより効率的であるか、またはより一般的である可能性があることを示唆しています。これらの発見を確認し、ICMの初期加熱を促進するメカニズムをより良く理解するためには、高赤方偏移における同様の原始星団のさらなる観測が必要です。これらの観測には、他の望遠鏡や機器を使用して、SPT2349-56内のガスと銀河の特性をより詳細に研究することが含まれる可能性があります。