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相互作用銀河「SDSS J0849+1114」

Posted by moonrainbow on 18.2019 銀河   0 comments   0 trackback
合体する銀河に潜んでいる。接近した3つの超大質量ブラックホールを観測

相互作用銀河「SDSS J0849+1114」の光学観測画像(背景)とX線観測画像(左下)
相互作用銀河「SDSS J0849+1114」の光学観測画像(背景)とX線観測画像(左下)

NASAのX線観測衛星「チャンドラ」によって、合体しつつある相互作用銀河に3つの超大質量ブラックホールが集まっているめずらしい様子が観測されました

■1万~3万光年間隔で集まる3つの超大質量ブラックホール

画像は「かに座」の方向、地球からおよそ10億光年先にある「SDSS J084905.51+111447.2」、略して「SDSS J0849+1114」と呼ばれる相互作用銀河です。この銀河を光学望遠鏡で観測すると、銀河核とみられる3つの明るい部分を中心に、複数の銀河が複雑に絡み合っているように見えます。

この銀河をX線で観測したところ、銀河核らしきそれぞれの部分に強いX線を放つ天体が3つ見つかりました。ここには各銀河の中心にあった超大質量ブラックホールが1万光年から3万光年の間隔で集まっているとみられています。

可視光線(人の目に見える光)は銀河のガスや塵に遮られてしまいますが、X線や赤外線は通り抜けて観測することができます。チャンドラの観測データを使い今回の研究を行ったジョージ・メイソン大学(アメリカ)のRyan Pfeifle氏は、「3重に集まった活動的な超大質量ブラックホール」の強力な証拠だとしています。

これらのブラックホールはいずれ接近・合体するだろうとみられていますが、3つのブラックホールの相互作用によって、合体の過程は2つのブラックホールが合体する場合よりも速やかに進むだろうと予想されています。

画像は「ハッブル」宇宙望遠鏡および全天の約4分の1をカバーする「スローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)」の観測データ(背景)に、チャンドラによるX線観測データ(左下)が重ねて表示されています


Image: X-ray: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optical: SDSS & NASA/STScI

2019/10/14
Soraeより

銀河 「M86」

Posted by moonrainbow on 03.2019 銀河   0 comments   0 trackback
時速87万キロで移動する銀河 M86

銀河「M86」

ハッブル宇宙望遠鏡が捉えたこの天体は、235年以上前に天文学者シャルル・メシエによって発見された銀河「M86」です。銀河形状は楕円銀河なのかレンズ状銀河なのか議論され、未だにはっきりとした形状は定められていません

おとめ座銀河団に属しているM86は、地球から約5000万光年先に位置し、時速87万5000km以上というスピードで銀河団の中心に向かって移動しています。この際、銀河団の中心領域から高温ガスと衝突することで発生する「ラム圧(ram pressure)」によって、M86は星形成に必要なガスなどが剥ぎ取られています。この様に星形成の機会を奪われた銀河は、光度が下がりレンズ状銀河へ進化するのではないかと考えられています。

またM86と同じ様に、銀河団の中心に落ち込んでいく他の銀河と相互作用や衝突合体を繰り返し、巨大銀河へと姿を変えていきます。

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」の可視光フィルターによって捉えられ、2019年9月23日に公開されました


Image: ESA/Hubble & NASA, P. Cote et al

2019/9/25
Soraeより

渦巻銀河「NGC 6946」(花火銀河)のX線源

Posted by moonrainbow on 16.2019 銀河   0 comments   0 trackback
NASAのX線宇宙望遠鏡が「花火銀河」で正体不明のX線源を発見

X線宇宙望遠鏡「NuSTAR(ニュースター)」の想像図
X線宇宙望遠鏡「NuSTAR(ニュースター)」の想像図

NASAのジェット推進研究所(JPL)は2019年9月4日、「花火銀河」として知られる渦巻銀河「NGC 6946」で見つかったX線源に関するHannah Earnshaw氏らの研究成果を発表しました。研究内容は論文にまとめられ、8月9日付でThe Astrophysical Journalに掲載されています

■可視光線を伴わず急速に出現したX線天体

X線を放つ天体そのものは、特にめずらしいわけではありません。ブラックホールを取り巻く降着円盤が発することもあれば、加熱されたガスや超新星爆発によってもX線は放射されますし、太陽のような恒星もX線を放っています。

しかし、NASAのX線宇宙望遠鏡「NuSTAR(ニュースター)」が花火銀河で発見したX線源(X線を放つ天体のこと)には、変わった特徴がありました。

まず、発見の10日前には目立ったX線源が存在していなかった場所に、突然明るいX線源が出現したこと。「ここまで明るいX線源が出現するのに10日間は短すぎる」とEarnshaw氏は語ります。別のX線観測衛星「チャンドラ」によるその後の観測では、この天体が出現したときと同じくらい素早く消滅したこともわかっています。

また、このX線源は、可視光線(人の目で見える光)を伴っていませんでした。突然発生する現象というと超新星爆発を連想しますが、超新星はX線だけでなく可視光線や赤外線などさまざまな波長の電磁波を発するので、今回見つかったX線源の候補からは除外されます


花火銀河の可視光線画像
花火銀河の可視光線画像にNuSTARのX線観測結果(青と緑)を重ねたもの。右上の青は超新星爆発によるものだが、中央やや下の緑色は超新星爆発を伴っていない

■急速に破壊された天体が原因?

花火銀河で見つかった4番目の超大光度X線源(ultraluminous X-ray source:ULX)であることから「ULX-4」と名付けられたこのX線源について、研究チームは、比較的小さな天体がブラックホールによって破壊されたことで発生した可能性を挙げています。

ブラックホールに天体が引き寄せられると、強い潮汐作用によって破壊され、降着円盤となってブラックホールに付着します。このとき、ブラックホールを高速で周回する降着円盤の内側部分の温度が数百万度に加熱されることでX線が放射されます。

研究チームは、銀河中心に存在が確実視されているような超大質量ブラックホールの場合、こうした出来事は数か月から数年のタイムスケールで進行するものの、より軽い恒星質量ブラックホールや中間質量ブラックホールに小さな恒星または大きな惑星が吸い寄せられた場合は破壊が急速に進行して、今回のように短期間だけX線で強く輝くULXとして観測されたことが考えられるとしています。

また、別の可能性として、中性子星の存在も挙げられています。中性子星でも、ブラックホールのように降着円盤が形成されることがあります。高速で自転する中性子星の場合、普段は磁場によって物質の落下が妨げられているものの、何らかのタイミングで中性子星の表面に物質が到達したことで、短期間だけ強いX線が放射された可能性があるとしています。

どちらが原因かはわかっていませんが、いずれにしても、高密度の天体に付着する物質が引き起こした「とても珍しく極端な現象」を理解する上での一歩になるだろう、とEarnshaw氏はコメントしています


Image Credit: NASA/JPL-Caltech

2019/9/5
Soraeより

渦巻銀河「NGC 2442」

Posted by moonrainbow on 30.2019 銀河   0 comments   0 trackback
S字フックぽい渦状腕を持つ銀河:NGC 2442

NGC 2442

とびうお座の方向約5500万光年先に位置する「NGC 2442」は非対称の2つの渦状腕を持つ中間渦巻銀河です

「NGC 2442」の中心領域と上部の腕をクローズアップしたこの画像は、1999年に観測された超新星を研究するために2006年に撮影されたものです。また「NGC 2442」の全体像を捉えた画像では美しいS字の渦状腕を確認することができます

NGC 2442a
MPG/ESO 2.2メートル望遠鏡で捉えたNGC 2442(Credit:ESO)

ESOなどで「肉づりフック」と表現されるこの独自の形状は、過去に発生した銀河の遭遇、接近がもたらした結果であることが、渦状腕に沿って見られるピンク色の活動的な星形成領域から分かります。

この画像は、ハッブル宇宙望遠鏡の広域惑星カメラ2「WFPC2」と掃天観測用高性能カメラ「ACS」の5つの異なる波長を用いて捉えられ、2011年5月に公開されました


Image Credit:NASA / ESA

2019/8/25
Soraeより

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
 

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