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2024-08-16 04:00:00
MIT の学生センターの窓際の席から、マサチューセッツ通りを行き交う人々の群れを眺めながら、ドミニカ・ジュロフチコヴァさんはただ一つ願い事を言う。
「私が本当にやりたいのは、病院など照明が必要な場所を除いて、街の照明を1時間だけ完全に消すよう説得することです」と彼女は言う。「人々に天の川や星を見せてください。それはあなたに影響を与えます。日々の苦労以上の何かがあることに気づくのです。」
彼女は、生涯を通じて宇宙を見つめてきた経験があり、ここ数年はMITのカブリ天体物理学・宇宙研究所でアナ・クリスティーナ・アイラーズ教授とロバート・シムコー教授のもとで博士号取得を目指していたが、それでも、肉眼で夜空を見上げることの力を信じている。
しかし、ほとんどの場合、彼女はそれよりはるかに強力なツールを使用しています。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、彼女がまさに見たいところである宇宙の端にある天体から豊富なデータを提供し始めました。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡とチリの地上マゼラン望遠鏡からのデータを使用して、ジュロフチコバは遠方のクエーサー（強力な光を発する古代の超大質量ブラックホール）の探索を行っています。クエーサーが遠ければ遠いほど、宇宙のごく初期に関する情報が多く得られます。
「これらの天体は非常に明るく、非常に遠くから宇宙を研究するのに非常に役立ちます」と彼女は言う。「それらは、今でも見ることができる過去からの灯台のようなもので、当時の宇宙について何かを教えてくれます。まるで考古学のようなものです。」
彼女の最近の研究は、再イオン化の時代として知られるものに焦点を当てています。これは、クエーサー、恒星、銀河、その他の発光体からの放射線が、ビッグバンから残った水素原子の暗黒雲を貫通し、宇宙に光を放つことができた期間です。
「再イオン化は、銀河の周りのすべての物質が突然透明になる相転移でした」と彼女は言います。「最終的に、中性水素によって吸収されていた光が見えるようになりました。」
彼女の目標の 1 つは、そもそも再イオン化プロセスが始まった原因の解明に貢献することです。天体物理学のコミュニティは大まかな時間枠を決定していますが、再イオン化の時代については未解決の疑問が数多く残っており、彼女はクエーサー研究がそれらの疑問のいくつかを解決するのに役立つことを期待しています。
「再イオン化のタイミングがわかれば、そもそもその原因となった原因がわかるという大きな期待があります」と彼女は言う。「まだそこまでには至っていませんが、クエーサーを観察することがその方法の 1 つになるかもしれません。」
宇宙規模の時間と距離
Ďurovčíková 氏が最も関心を寄せているクエーサーは、「高赤方偏移」に分類されます。赤方偏移は、波の周波数がどれだけ減少したかを示す尺度であり、天体物理学の文脈では、宇宙の膨張を考慮しながら、光波がどれだけ長く移動してきたか、その発生源がどれだけ離れているかを判断するために使用できます。
「赤方偏移が大きいほど、宇宙の始まりに近づく」とĎurovčíková氏は説明する。
研究によれば、再イオン化はビッグバンのおよそ1億5000万年後に始まり、そのおよそ8億5000万年後には「銀河間物質」またはIGMを構成していた暗黒水素雲が完全にイオン化されたことが分かっています。
Ďurovčíková 氏は最新の論文で、ビッグバン後約 7 億 7000 万年から 9 億 5000 万年の間に光が移動し始めた 18 個のクエーサーを調査しました。彼女と 4 か国の科学者を含む共同研究者は、距離に基づいてクエーサーを 3 つの「ビン」に分類し、異なる時代の IGM 内の中性水素の量を比較しました。これらの量は再イオン化のタイミングを精査するのに役立ち、クエーサーのデータが他のタイプの天体からのデータと一致していることを確認しました。
「これまでのところわかっていることは、赤方偏移5または6の時点で、銀河間の物質が全体的にイオン化されたということです。しかし、宇宙全体に影響を及ぼしたこの地球規模の相転移の原因が、どのタイプの星またはどのタイプの銀河なのかは明らかではありません。」とĎurovčíková氏は言う。
彼女の研究と密接に関係する側面は、そして彼女が論文を書く際にさらに探求する予定の、これらのクエーサーがそもそもどのようにして生まれたのかという点です。それらは非常に古く、非常に巨大なため、宇宙の年齢に関する現在の概念に疑問を投げかけています。それらが発する光は、それらが吸収するプラズマに及ぼす巨大な重力から生じますが、数十億年前にすでにその大きさだったとしたら、それらは一体どのくらい前から形成され始めたのでしょうか。
「これらのブラックホールは、スペクトルが示すような時間内に成長するには大きすぎるようです」と彼女は言う。「成長の残りの部分を見えにくくしている何かが私たちの邪魔をしているのでしょうか？私たちは、ブラックホールの寿命を測定するためのさまざまな方法を検討しています。」
目は星に向け、足は地に着いて
一方、デュロフチコヴァさんは次世代の天体物理学者を奨励する活動も行っている。彼女は、自分が考えたこともなかった学問やキャリアの道を示してくれた励ましてくれる両親や指導者に恵まれたと語り、世界中の学生のために同じことをするために「Encouraging Women Across All Borders」という非営利団体を共同設立した。
「人生にはたくさんの扉があります」と彼女は言う。「開いている扉もあれば、閉まっている扉もあります。しかし、最大の悲劇は、存在すら知らない扉がたくさんあることです。」
彼女はその気持ちをとてもよく理解している。スロバキアで育ったため、大学進学の選択肢は首都ブラティスラバか、隣国チェコ共和国のプラハのどちらかだった。しかし、数学と物理が好きだった彼女は国際バカロレアプログラムに入学し、そのプログラムでエヴァ・ジトナという教師と出会い、最終的にオックスフォードで4年間の修士課程に進むきっかけを作った。
「IB プログラムの環境にいるだけで、これまで考えもしなかった可能性が開けてきました」と彼女は言います。「両親も私も、ジトナにこれがいかに興味深い可能性であるかを話し始め、どういうわけか一つのことが別のことにもつながりました。」
彼女は、かつて自分が歩んだのと同じ道を学生たちに導くことに大きな喜びを感じていますが、人々が宇宙の広大さに気づく瞬間を見ることも、彼女にとって同じくらいやりがいのあることです。MIT アストロゲイザーズの共同ディレクターとして、彼女はそのような瞬間を何度も目撃してきました。昨年 10 月の部分日食に備えてケンブリッジ サイエンス フェスティバルで日食用メガネを配ったことを覚えており、子供も大人も同じように首を上に伸ばし、同じ驚きの表情を浮かべていたことを思い出します。
「私が気にするのは、人生において誰もが些細なことに簡単に巻き込まれてしまうからです」と彼女は言う。「交通渋滞はひどい。地下鉄は機能していない。そんなとき、空を見上げれば、こうした些細なことすべてよりもずっと美しく、ずっと大きなものがあることに気づくのです。」
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