108 M⊙ 程度の星質量を持つ銀河は ∼100 個の星粒子からなるため、星質量の大きい銀 河についてはその内部構造を探ることも可能である。図4.4、4.5に、z = 9 における銀 河のうち輝線強度の最も大きいもの 14 個をランダムな方向から見た時の可視連続光強 度（5000 ˚A）、紫外連続光強度（1600 ˚A）、[Oiii] 88 µm強度、[Oiii] 強度で重み付けし たガスの視線方向速度を左から順に示す。いくつかの銀河は、∼ 1 kpc 程度の広がった 構造を持ち、∼50 km s−1 kpc−1 の速度勾配が見られる。
これらの銀河でよく見られる傾向を見るため、３番目に[Oiii]強度の強い銀河について
4.2 内部構造27
図 4.3: 青点は、z = 9（左）と 7（右）のシミュレーション中の [Oiii] 輝線銀河の星質 量、比星形成率、ハロー質量、金属量を示す。エラー付きの点は図4.1と同様に z > 7 で観測されている[Oiii] 輝線銀河を表す。
28 遠方[Oiii]輝線銀河の性質：結果
図 4.4: シミュレーションで得られたz = 9の [Oiii] 輝線銀河を任意の方向から見たとき の内部構造を示す。LOIII,88 が大きい順に上から並んでおり、色は、左から5000 ˚Aにお ける連続光（µJy arcsec−2）、1600 ˚Aにおける連続光（µJy arcsec−2）、 [Oiii] 88 µm強 度（mJy km s−1 arcsec−2）、[Oiii] 強度で重み付けした視線方向速度（km s−1）。一辺は
実距離で4 kpc ∼0.8”（z = 9）であり、中心の十字は星質量分布の重心を示している。
4.2 内部構造29
図 4.5: 図4.4の続き。
30 遠方[Oiii]輝線銀河の性質：結果
図 4.6: z = 9の銀河のうち、三番目に [Oiii] 強度の強い銀河の内部構造（左）と [Oiii] 88µmスペクトル（右）。星質量、ハロー質量、星形成率、[Oiii] 88 µm強度はそれぞれ M∗ = 6.3×108 M⊙、Mhalo = 8.2×1010M⊙、SFR = 4.9 M⊙yr−1、LOIII,88= 5.4×107L⊙。 [Oiii] 分布に見られるクランプがそれぞれ異なる視線方向速度を持つため、スペクトル にダブルピークが見られる。
詳しく見る。この銀河はM∗ = 6.3×108 M⊙、Mhalo = 8.2×1010M⊙、SFR = 4.9M⊙yr−1、 LOIII,88= 5.4×107 L⊙ と、z = 9.1の銀河MACS1149-JD1 (Hashimoto et al. 2018b) と 同程度の星質量、星形成率、[Oiii] 強度、サイズを持つ。図4.6左に、この銀河の[Oiii] 88µm強度（左上）、[Oiii] 88µmで重み付けした視線方向のガス速度（右上）、静止波 長 1500 ˚Aの連続光（左下）、5000 ˚Aの連続光（右下）の空間分布を示す。[Oiii]輝線や UV連続光は若い星のあるところで明るく星形成領域の分布を表しており、可視連続光は 古い星を含めた全ての星の分布を表している。輝線と紫外連続光はほぼ同じ分布をして おり、これは近年の観測で見られている傾向と一致する(Hashimoto et al. 2018b; Inoue
et al. 2016)。一方 [Oiii] 輝線は可視連続光とは異なるところに分布し、銀河中心から離
れたところで星形成が活発に起こっていることがわかる。中心付近ではガス密度が小さ く、過去の星形成によってガスが消費されたり、フィードバックによってガスが飛ばさ れたりして星形成領域が徐々に外側へ移った（インサイドアウト星形成）のだと考えら れる。このようなインサイドアウト星形成過程は、空間的に広がった他の z = 9 銀河で も見られる。
[Oiii]輝線には速度勾配が見られ、視線速度の異なる二つの位置にクランプが存在す る。このため、図4.6右に示したようなダブルピークを持ったスペクトルが観測される。
この速度勾配はディスクの回転によって生じており、実際、この銀河を回転モーメント方 向とそれに垂直な方向から見ると図4.7のようになる。回転軸に垂直な方向から見ると星 が薄く分布し、回転による速度勾配が顕著に見られる。スペクトル中のダブルピークは 一般的に二つの成分の衝突と解釈されるが、それが空間的に 1 kpc以下のスケールであ ればこのような塊状星形成領域とディスク回転によって説明できるがわかる。ディスクと その回転は、広がりを持った他の銀河でも同様に見られる。実際、Smit et al. (2018)では z = 6.8 の銀河で [Cii] 輝線に同程度の速度勾配が見られており、exponential disk の回