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110億年以上前の宇宙で39個の銀河を発見

Posted by moonrainbow on 18.2019 銀河   0 comments   0 trackback
初期宇宙の「見えない」銀河をアルマで多数発見

今回の観測された領域
HSTの画像とアルマ望遠鏡の画像
今回の観測された領域。左がHSTによる画像で、「1」から「4」までの位置に今回新たに見つかった巨大星形成銀河がある。右がアルマ望遠鏡で撮影されたそれぞれの銀河のサブミリ波画像(提供:東京大学/CEA/国立天文台

アルマ望遠鏡の観測により、星形成の活発な巨大銀河が110億年以上前の宇宙で39個発見されました。従来の銀河形成理論に再検討を迫る成果です

NASAのハッブル宇宙望遠鏡(HST)は、初期宇宙に存在する誕生直後の銀河や星形成の活発な銀河を観測する上で中心的な役割を果たしています。しかし、HSTで観測できる光の波長は可視光線から近赤外線までの範囲に限られるため、どんな銀河でもHSTで撮影できるわけではないのです

たとえば、活発な星形成が起こっている銀河では、寿命の短い大質量星がたくさん生まれ、それらが超新星爆発を起こして死ぬというサイクルが繰り返されるため、終末期の星や超新星爆発から放出された塵が銀河の中に大量に含まれています。このような銀河では、星から出た光は塵に吸収され、暖められた塵から赤外線として再放射されるので、中間赤外線や遠赤外線と呼ばれる波長の長い赤外線でなければ銀河自体が「見えない」場合があります

さらに、こうした銀河が初期宇宙に存在していると、宇宙膨張によって光の波長が引き伸ばされるので、さらに波長の長い電磁波でないと見えない可能性があります。そのため、星形成の盛んな銀河を遠い過去の宇宙で見つけるためには、電波望遠鏡を使い、赤外線よりさらに波長の長いサブミリ波で観測する必要があるのです

東京大学・国立天文台のTao Wangさんたちの研究チームは、過去にHSTが「CANDELS」というサーベイ観測プロジェクトで撮影した領域に注目した。「CANDELS」は2010年から2013年にかけて、HSTが延べ4か月分もの撮影時間を費やして観測したHST史上最大の観測プロジェクトです。WangさんたちはCANDELSの撮影領域の中から、HSTの画像には写っておらず、NASAの赤外線宇宙望遠鏡「スピッツァー」の画像には写っている正体不明の天体を63個選び出し、アルマ望遠鏡で詳細な観測を行いました

その結果、63個の天体のうち39個でサブミリ波が検出されました。観測データから、この39個はいずれも星形成が活発に行われている巨大銀河で、約110億年前より昔の初期宇宙(赤方偏移zが3より大きな時代)に存在することが明らかになったのです

今回見つかった巨大星形成銀河の質量は太陽の数百億〜1000億倍で、天の川銀河とほぼ同じかやや小さい程度ですが、110億年前より昔の宇宙では巨大な銀河といえます。また、これらの銀河で起こっている星形成のスピードは天の川銀河の100倍に達することがわかりました

初期宇宙の巨大銀河の想像図
110億年以上過去の宇宙に存在する巨大銀河の想像図
今回見つかった初期宇宙の巨大銀河の想像図(図中の4つの大きな銀河)。大量の塵を含み、銀河の内部では爆発的に星が生み出されている。やがては巨大楕円銀河へと進化すると考えられる(提供:国立天文台)

今回見つかった巨大星形成銀河の数と観測領域の広さから計算すると、こうした銀河は天球上で1平方度(満月約5個分)当たりに約530個も存在することになります。過去には、今回の銀河よりさらに10倍も星形成率が高い「モンスター銀河」も発見されているが、今回の銀河の個数密度はこうしたモンスター銀河より100倍も高いのです。このことから、宇宙誕生から20億〜30億年後の時代に存在する巨大星形成銀河のほとんどは、実は可視光線や近赤外線では見えていないと考えられます

研究チームでは、今回見つかった初期宇宙の巨大銀河は現在の宇宙に存在する巨大楕円銀河の祖先ではないかと推定しています。巨大楕円銀河は銀河団の中心に存在していて、その質量は太陽の数兆倍にも及びます

こうした巨大銀河が110億年前より昔の宇宙にこれほどたくさん存在するという事実は、これまでの銀河形成や銀河進化の理論ではまったく予想されていなかったものです。現在広く受け入れられている、ダークマター(暗黒物質)によって宇宙の構造が形成されるというモデルでは、ビッグバンから20億〜30億年しか経っていない時代にこれほど多くの巨大天体を作ることはできないのです

「今回のアルマ望遠鏡の成果は、宇宙や銀河の進化に関する私たちの理解に挑戦状をたたきつけたといってもいいでしょう。銀河の進化を包括的に理解するためには、巨大楕円銀河の成り立ちを考えることが欠かせません。アルマ望遠鏡での更なる詳細観測に加え、近い将来に打ち上げが期待されるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡や赤外線天文衛星『SPICA』でこの謎に挑みたいと考えています」(Wangさん)

2019年8月9日
AstroArtsより

真横から見た銀河「NGC 5866」

Posted by moonrainbow on 17.2019 銀河   0 comments   0 trackback
まるでライトセーバー!? 真横から見た銀河の姿をJPLが公開

銀河「NGC 5866」
スピッツァー宇宙望遠鏡が撮影した銀河「NGC 5866」

白い光点から左右にまっすぐ赤い光の棒が伸びているように見えるこちらの画像、「宇宙に浮かぶライトセーバー」(リリースより)を写したもの……ではなく、NASAのジェット推進研究所(JPL)が2019年7月31日に公開した銀河「NGC 5866」の姿です

撮影したのは「スピッツァー」宇宙望遠鏡。スピッツァーは赤外線を観測するため、画像の色は肉眼で見た通りの色ではありません。塵が発する波長8マイクロメートルの赤外線は赤、4.5マイクロメートルは緑、主に恒星が発する3.6マイクロメートルは青に着色されています

赤外線画像とはいえ銀河らしく見えないのは、NGC 5866が地球に対して真横を向けているからです

銀河には中心に恒星が集まった「バルジ」や、バルジの周辺に薄く広がる「円盤」(銀河円盤、ディスクとも)といった構造があり、その違いによって渦巻銀河や楕円銀河などに分類されているのですが、こちらに真横を向けているNGC 5866では、こうした構造を明瞭に観測することができません

地球から約4400万光年先にあり、円盤部の直径およそ6万光年(天の川銀河の半分強)というスケールについてはわかっていますが、渦巻銀河なのかレンズ状銀河なのか、構造についてはっきりとしたことがわかっていない銀河のひとつに数えられます

また、NGC 5866は「ハッブル」宇宙望遠鏡でも撮影されています。こちらの画像では、銀河内に存在する恒星の光を隠す暗い帯状の塵がはっきりと確認できます。これは、冒頭のスピッツァーが撮影した写真で「ライトセーバー」にたとえられていた赤い部分に相当するものです

銀河「NGC 5866」1
ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した銀河「NGC 5866」

なお、この宇宙に数え切れないほど存在する銀河のなかには、「NGC 7773」のように真正面からその構造を観測できるものも数多く発見されています

Image Credit: NASA/JPL-Caltech

2019/8/9
Soraeより

「NGC 972」

Posted by moonrainbow on 07.2019 銀河   0 comments   0 trackback
燃え上がるように咲く宇宙の花

NGC 972

宇宙に咲く銀河の花は沢山あります。この「NGC 972」の程よい角度も色合いが、より一層宇宙の花であるかのようです

1784年9月11日にイギリスの天文学者ウィリアムハーシェルによって発見された「NGC 972」は、おひつじ座の方向約7000万光年先に位置しています。「NGC 972」だけでなく「LEDA 9788」「UGC 2045」「IRAS 02312 + 2905」などの名称を持っています

この画像は、ハッブル宇宙望遠鏡の掃天観測用高性能カメラ「ACS」で撮影されたもので、オレンジ-ピンクの明るくカラフルな星形成領域や、暗い宇宙塵が絡み合った独自の形状の渦巻腕の詳細を捉えています。この燃え上がるように示された星形成領域からは短期間に多くの大質量星が誕生しているスターバースト現象が確認されています

また、一般的な渦巻銀河と異なるこの形状と大規模な星形成活動の原因は、別の銀河との衝突合体などによる相互作用の結果と考えられています。それだけでなく、銀河の形状を作り上げるのは、新しく誕生している星々による重力や放射線、暗黒物質やその他の物質などに多くの影響を受けています

この「NGC 972」の画像は、2019年7月1日に新たに公開されたものです

Image Credit:ESA/Hubble, NASA, L. Ho

2019/7/2
Soraeより

銀河を取り巻く冷たいハローガス

Posted by moonrainbow on 02.2019 銀河   0 comments   0 trackback
銀河円盤と同じように回転するハローのガス

ハローガス
銀河「j165930+37352」
銀河円盤と同じ方向へ回転しているハローガスが検出された銀河の一つ、ヘルクレス座の「j165930+373527」。ハッブル宇宙望遠鏡のデータ(青と緑)とケックII望遠鏡の近赤外線カメラ「NIRC2」のデータ(赤)を合成(提供:S. Ho & C. Martin, UC Santa Barbara/W. M. Keck Observatory/STScI)

典型的な星形成銀河50個を数年かけて観測した結果、銀河を取り巻く冷たいハローガスは、たいていの場合銀河円盤と同じ方向に回転していることを示す初の直接的な観測的証拠が得られました。星形成の燃料を銀河円盤がどのように得て成長しているのかという、これまでの謎が解明されました

銀河を取り巻く球状構造であるハローには、薄いながらもガス(ハローガス)が存在します。ハローガスは、銀河がどのように進化してきたのかを知る重要な手がかりになると考えられています。10年ほど前の理論モデルからは、回転する冷たいハローガスの角運動量によって銀河の重力の一部が相殺されることで、銀河円盤へのガスの降着速度が遅くなり、円盤の成長期間が長くなることが予測されていました

米・カリフォルニア大学サンタバーバラ校のCrystal Martinさんたちの研究チームは、50個の典型的な星形成銀河におけるハローガスの回転の向きと速度を調べる観測・研究を行いました

研究チームでは、米・ハワイのケック天文台で銀河の背後に位置する明るいクエーサーのスペクトルを観測し、その吸収スペクトルから、見えざるハローガスを検出しました。さらに、スペクトルに表れるドップラー効果からガス雲の回転の向きと速度を調べ、銀河の円盤の回転と同じ向きにハローガスが回転していること、ガスは銀河円盤に向かって渦を巻きながら落ち込むことを明らかにしました

「もともとは銀河からずっと遠く離れたところに蓄積されていたガスが、何らかの原因で銀河のほうへと動いてくるうちに、現在見られるような銀河円盤と同じ向きに回転するハローガスになった可能性が考えられます。フィギュアスケーターがスピンの時に両腕を体に引き寄せて加速するのと同じようなものです」(Martinさん)

この研究成果は、これまでの理論の正しさを確認するものとなり、ハローガスの角運動量は円盤へと落ち込むガスの速度を遅くするほど強いものだが、銀河円盤へのガスの供給を完全に止めてしまうほどではないことが示されました。「銀河円盤の成長の理解における大きな進展です。銀河は大質量のガスに取り囲まれていて、目に見える銀河の範囲から非常に遠くまで広がっています。それらの物質が銀河円盤にどのように運ばれて、次世代の星形成の材料として供給されているのか、これまではっきりとはわかっていませんでした」(Martinさん)

銀河円盤へ供給されるガスの流れ
星の形成材料として銀河円盤へ供給されるガスの流れ(青)を描いたイラスト(提供:JAMES JOSEPHIDES, SWINBURNE ASTRONOMY PRODUCTIONS)

研究チームでは今後、銀河円盤へと引っ張り込まれるハローガスの割合を計測し、星形成率とガスが流れ込む割合を比較するという。星形成銀河の進化や、数十億年という時間スケールで銀河円盤がどのように成長を続けるのかに関する理解が進むことが期待されます

2019年6月25日
AstroArtsより

渦巻銀河「M90」

Posted by moonrainbow on 28.2019 銀河   0 comments   0 trackback
天の川に接近している渦巻銀河「M90」の青方偏移

渦巻銀河「M90」

左上が階段の様に欠けたこの画像の天体は、地球から約6000万光年先に位置する、おとめ座の渦巻銀河「M90」です。おとめ座には、およそ1200もの銀河が集まっている「おとめ座銀河団」があり、「M90」はその銀河団に属しています

そんな「M90」を捉えたのは、1994年から2010年といった長期間活躍した、ハッブル宇宙望遠鏡の広域惑星カメラ2「WFPC2」です。赤外線・紫外線・可視光の波長を重ねて1枚の画像が作られました。左上の一部が欠けて階段に黒くなっているのは、「WFPC2」の4つのカメラの内、3つが広域カメラ、1つが高倍率カメラであるため。4つの画像を合成する際、大きさを調整する必要があり、この様な特徴的な画像に仕上がります。他の天体画像でも見られる階段画像は、主に「WFPC2」で撮影されたものです

また「M90」は地球からさほど遠くなく、天の川銀河に向かって移動している数少ない銀河です。その近づいている「M90」からは光のドップラー効果である青方偏移が確認されています。ドップラーを分かりやすく例えると、救急車が近づいてくる際に聞こえるサイレンは高く短いサイクル、離れていくと太く長いサイクルで聞こえます。その現象と同じく「M90」は、近づくことで光が短波長側(青)にずれるているのです。また、遠くに見られる銀河からは逆の赤方偏移が確認されています

この画像は2019年5月20日に公開されました

Image Credit:ESA/Hubble & NASA, W. Sargent et al.

2019/5/20
Soraeより
 

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