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最遠(30億光年先)の原始銀河団発見

Posted by moonrainbow on 08.2019 銀河団   0 comments   0 trackback
すばる望遠鏡で最遠(30億光年先)の原始銀河団発見

最遠(30億光年先)の原始銀河団発見

観測史上最遠となる130億光年先の原始銀河団(青色の部分)。拡大図の中にある赤い点が原始銀河団を構成する12個の銀河(国立天文台提供)

 国立天文台と東京大などの国際共同研究チームは27日、すばる望遠鏡(米ハワイ島)による観測で、これまでで最も遠い130億光年先にある原始銀河団を発見したと発表しました。銀河が数百~数千個集まった銀河団は、宇宙の大規模構造を形作る「屋台骨」とも言われ、研究チームは「宇宙の構造がいつ、どのようにできたかを知る重要な発見だ」としている。論文は2019年9月30日付の米天文学誌アストロフィジカル・ジャーナルに掲載されました

 国立天文台の播金優一研究員らは、すばる望遠鏡に130億光年先にある水素が放つ光を捉えるフィルターを付け、くじら座の方角を観測。12個の銀河が他の領域より密集した原始銀河団を見つけました。別の望遠鏡による精密な距離測定で、いずれの銀河も130億光年先にあることが分かり、2012年にすばる望遠鏡が見つけた129億光年を更新しました。 

 130億光年先の観測は、130億年前の姿を見ていることになり、宇宙の誕生(138億年前)からわずか8億年後に原始銀河団が存在したことになります


2019年9月27日
時事通信より

約64億光年彼方の銀河団のガス

Posted by moonrainbow on 08.2019 銀河団   0 comments   0 trackback
理論予測より少なかった、64億光年彼方の銀河団の冷えたガス

ブラックホールが存在する銀河団コアの想像図
ブラックホールが存在する銀河団コアの想像図。冷却された低温ガスが観測で確認されていない理由の1つとして、ブラックホールが加熱源となって銀河団コアの冷却を妨げている可能性が考えられている(提供:JAXA)

惑星分光観測衛星「ひさき」による約64億光年彼方の銀河団の観測から、中程度の温度のガスが理論予測よりも少ないことが明らかになりました。銀河団中心部のガスが数千万度以上の高温をどのように維持しているのかを知る手がかりとなるいます

100以上の銀河の集まりである「銀河団」は宇宙最大の天体です。その中心部(銀河団コア)には大量のダークマターの重力で集まった数千万度以上の高温ガスが存在し、非常に強いX線を発しています。理論的にはこうしたガスは強い放射によりエネルギーを失って急速に冷えるはずですが、冷却された低温ガスはこれまで観測されていない。つまり、銀河団コアで高温が維持されていることになります。

高温維持の理由を明らかにするには、様々な温度のガスを観測して温度分布を明らかにする必要があります。また、観測結果を整合的に説明できる仮説をたて、観測的に検証することも必要です。

米・ケンタッキー大学の蘇媛媛さんたちの国際研究チームは、銀河団コアのガスのうちあまり研究例がなかった「中温ガス」(数万度~数十万度という中程度の温度のガス)を調べました。中温ガスの量を測定すれば、高温ガスがどのくらい冷却されているのかが明らかになり、高温維持のメカニズムを知る手がかりが得られます。

研究では、中温ガスを観測するための最良の方法として中性のヘリウムが発する波長58.4nmの輝線に着目した。銀河団から発せられた58.4nmの光は、宇宙膨張によるドップラー効果で波長が約99.3nmにまで引き伸ばされ、中性水素ガスに妨げられずに観測することができる。ただし、極端紫外線と呼ばれるこの波長域の光は地球大気に吸収されるので、宇宙からでないと観測できないのです。

研究チームは、惑星分光観測衛星「ひさき」の極端紫外線観測装置を利用して約64億光年彼方の銀河団「RCS2 J232727.6-020437」の中性ヘリウムが発する輝線を探索したが、検出されなかった。以前のX線観測から、この銀河団コアの高温ガスが放射冷却すると1年あたり太陽数百個分の質量の低温ガスが生成されると見積もられていたが、それに見合う量が存在しなかったのです。

この結果は、高温ガスの冷却効率が理論予測よりも悪いか、冷却を妨げるメカニズムが働いている、あるいは何らかの加熱源によってガスが暖められていることを示唆しています。

今後、銀河団中心部のガスの状態やふるまいに関する研究をさらに進め、銀河団コアの高温状態を生み出すメカニズムを明らかにすることが期待されます


2019年9月4日
AstroArtsより

銀河団衝突の瞬間

Posted by moonrainbow on 21.2019 銀河団   0 comments   0 trackback
初めてとらえられた銀河団衝突の瞬間

銀河団衝突の瞬間
銀河団衝突の模式図。色は銀河団プラズマの温度を表し、赤が高温、青が低温。衝突が進むと衝突軸に沿った衝撃波が形成される(青円弧)。また衝突の瞬間には、衝突軸に垂直な方向へと衝撃波(赤円弧)が走ると予測されてきた(提供:プレスリリースより、以下同)

X線天文衛星「すざく」や電波望遠鏡などを用いた観測で、銀河団同士が衝突するときに発生する衝撃波が初めて観測されました。銀河団の形成と進化の過程を理解するうえで重要な成果となります

宇宙では数百億~数千億個の星が集まって銀河が形成され、さらにその銀河が数百個以上も集まって銀河団が形成されます。銀河団は宇宙の大規模構造の「節」の部分に対応していて、その直径は数億光年にも達しており、重力で束縛された天体としては宇宙で最大のものです

銀河団は宇宙の歴史の中で、互いに衝突と合体を繰り返すことで成長してきたと考えられています。銀河団同士の衝突が完了するまでには数十億年程度かかると推定されており、ある銀河団で衝突の全ての段階を観測することは不可能です。そのため、銀河団の進化の歴史を調べるには、異なる衝突段階にある銀河団をスナップショットとして多数観測する必要があります

これまでの観測で、衝突の最中にある銀河団では衝突軸に沿った方向に衝撃波が存在することが多く報告されています。また、シミュレーションの結果からは、エネルギーが放出され始める「衝突の瞬間」に、衝突軸に垂直な方向に衝撃波が形成されると予測されています。この衝撃波は遠方まで伝搬し、衝突による放出エネルギーは銀河団だけでなく周辺の大規模構造にまで伝わると考えられています

しかし、この初期段階は1億年未満しか保持されないと理論的に考えられています。そのため、衝突したばかりの銀河団の発見例は非常に少なく、銀河団衝突の初期にどのような現象が起こるのか、どのくらいのエネルギーが解放されるのかといったことは不明でした

理化学研究所の顧力意さんたちの研究グループは、X線天文衛星「すざく」「Chandra」「XMM-Newton」と、低周波電波望遠鏡「LOFAR」、巨大メートル波電波望遠鏡「GMRT」を用いて、みずがめ座の方向約12億光年彼方に位置する衝突初期段階の銀河団ペアを詳しく観測しました

銀河団ペア
銀河団ペア。SDSSによる可視光線画像に、Chandra衛星によるX線画像(青)、GMRT望遠鏡による325MHz電波画像(赤)を重ねたもの

まずX線観測データから、2つの銀河団の中間に7000万度の高温プラズマが、約1Mpc(約326万光年)の広範囲にわたってベルト状に存在していることが明らかになりました。さらに、その高温領域の端では高温プラズマの温度と密度が急激に下がることがわかりました。これは高温プラズマ中に衝撃波が存在することを示しているが、その方向は衝突軸に垂直です。シミュレーションで予測されていた、衝突軸に垂直な方向の衝撃波の存在を世界で初めて確認したものとなります

「高温ガスは銀河団よりさらに広い範囲に広がっていると予想されます。観測された衝撃波は銀河団の進化だけでなく、宇宙の大規模構造にも影響を及ぼしたと言えます」(顧さん)

銀河団プラズマの温度マップ
(左)XMM-Newtonによる銀河団プラズマの温度マップ。緑の等高線がX線、白の等高線が電波放射強度を示している。黒破線が衝撃波の位置。(右)圧力マップ。白破線が衝撃波の位置

電波観測のデータからは、銀河団の中間に400~600kpc(約130万~200万光年)にわたる電波放射が広がっていることがわかりました。電波源は低周波でのみ明るいスペクトルを持つことから、既にエネルギーを失っていた電子が衝突現象で発生した衝撃波によって再加速され放射されたものと考えられます。衝突現象が銀河団規模の粒子加速にも影響を与えることを示唆する結果です

今回の研究成果は衝突と合体による銀河団の形成と進化、宇宙の大規模構造形成史の理解、さらに宇宙プラズマ物理学の進展に大きく貢献すると期待される。この衝突銀河団は、2021年度に打ち上げ予定の日本のXRISM衛星、2030年代打ち上げ予定の欧州のAthena衛星によって、より詳細な研究が行われる予定です

2019年7月16日
AstroArtsより

原始銀河団「SPT2349-56」

Posted by moonrainbow on 15.2019 銀河団   0 comments   0 trackback
合体していく124億年前の原始銀河団「SPT2349-56」

原始銀河団「SPT2349-56
この銀河の集まりは、124億光年離れた場所で発見された原始銀河団「SPT2349-56」のイメージ画像です。

「SPT2349-56」は124億年前、つまり宇宙が誕生した約138億年前のビッグバンから約14億年後という初期宇宙の天体です。密集した領域にある銀河は、相互作用による影響で形状は歪み、スターバーストによって大量の星が生み出されています。また、この銀河達は互いを引き寄せ合い、衝突合体を経て1つの巨大銀河へ進化していきます

イメージ画像の元となった原始銀河団「SPT2349-56」は、南極点望遠鏡SPTによって発見されました。後に、電波望遠鏡APEXによる追加観測が行われ、遠方宇宙に存在する事が分かり、アルマ望遠鏡の高解像度観測によって14個の銀河の集まりであることが明らかになりました

20180426_Miller_fig1-1267x450.jpg
ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Miller et al

なお、原始銀河団「SPT2349-56」は、発見されている銀河団の中で最も大きい質量を持っていると考えられています

Image Credit:ESO/M. Kornmesser

2019/5/9
Soraeより

かみのけ座銀河団

Posted by moonrainbow on 11.2019 銀河団   0 comments   0 trackback
銀河団の中心に吸い込まれる銀河が放出する

かみのけ座銀河団」の合成画像

密集している銀河と赤い閃光が見られるこの画像は、ハッブル宇宙望遠鏡の掃天観測用高性能カメラ「ACS」とハワイにあるすばる望遠鏡が捉えた「かみのけ座銀河団」の合成画像で、2019年1月28日に公開されたものです

右側に見える渦巻銀河「D100」の中心から放たれている赤く長い線状の箇所は、電離した水素ガスによるもので、約20万光年の長さがあります。この不思議な赤い天体は、「D100」が他の銀河団の重力に引かれて急降下していく中、「ラム圧(ram pressure)」の影響を受け銀河内のガスが剥ぎ取られている状態を示していますが、細長く直線に伸びているのは特殊なケースです

また、かみのけ座銀河団は沢山の銀河が集まっている事から、「ラム圧」の影響を受けた銀河を研究するのに最適な場所であることは間違いありません

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

2019/2/3
Soraeより
 

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