銀河団の中心でふらつく大質量銀河

Posted by moonrainbow on 09.2017 銀河団   0 comments   0 trackback
銀河団の中心でふらつく大質量銀河

つる座の方向約40億光年彼方に位置する銀河団
ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた、つる座の方向約40億光年彼方に位置する銀河団「Abell S1063」(提供:NASA, ESA, and J. Lotz (STScI))

大質量の銀河団中心銀河が銀河団の重心に対して「ふらついて」いることが明らかになりました。この発見は予想外で、現在のダークマターに関する標準理論の予測に反するものです

数百個から数千個の銀河が集まっている銀河団の中心には、非常に大質量の銀河団中心銀河(Brightest cluster galaxy; BCG)が存在しています。また、個々の銀河や銀河団全体は、電磁波では観測できないダークマター(暗黒物質)のハローに取り囲まれています

ダークマターに関する標準的な理論モデル「冷たい暗黒物質モデル」によると、銀河団が合体という激しい現象のあと落ち着いた(緩和した)状態になると、銀河団全体に広がるダークマターの強い重力の影響でBCGは銀河団の中心から動かないと予測されています

しかし、スイス・フランス・イギリスの研究チームがハッブル宇宙望遠鏡を使って観測した10個の銀河団を分析した結果、BCGは予測に反し銀河団の中心に停まっていないことが明らかになりました。銀河団による重力レンズ現象を利用してダークマターのハローを含めた銀河団の質量分布の中心を調べ、これを銀河団の目に見える部分の中心、つまりBCGの位置と比較したところ、最大で4万光年ほどずれていたのです

「BCGが銀河団ハローの中心の周りで『ふらつき』を起こしていることを発見しました。冷たい暗黒物質モデルが予測する“銀河団中心の高密度領域”というよりはむしろ、密度の低い中心領域があることを示しています」(スイス連邦工科大学ローザンヌ校 David Harveyさん)

この「ふらつき」が未知の天体物理学現象ではなくダークマターのふるまいの結果だとすると、ダークマターの標準モデルと相反して、ダークマターの粒子同士は相互作用し得るということでしか説明がつかなくなり、現在のダークマターに関する理解と大きく矛盾します。今回の観測結果は、ダークマターの謎を解くために新たな基礎物理理論が必要とされていることを示唆しているのかもしれないのです

「『ユークリッド・サーベイ』のような、より広範囲なサーベイ観測を楽しみにしています。そうすれば、BCGのふらつきが新たな天体物理学現象の結果なのか、それとも新しい基礎物理によるものかを判断することができます。いずれにしてもエキサイティングです」(スイス連邦工科大学ローザンヌ校 Frederic Courbinさん)

2017年11月1日
AstroArtsより

ペルセウス座銀河団の中心の電波を放射する構造「ミニハロー」

Posted by moonrainbow on 02.2017 銀河団   0 comments   0 trackback
ペルセウス座銀河団のミニハロー(NRAO)

ペルセウス座銀河団のミニハロー
VLAがとらえたペルセウス座銀河団のミニハロー。電波(赤)と可視光線(白)を合成した擬似カラー画像(提供:NRAO/AUI/NSF; NASA; SDSS)

ペルセウス座銀河団の中心には、電波を放射する構造「ミニハロー」が存在します。同様の構造は他の銀河団にも見つかっていますが、ペルセウス座銀河団のミニハローはそのうちで最大のものです

ペルセウス座銀河団は、ペルセウス座の方向約2億5000万光年の距離に位置する、数千個の銀河から成る銀河団です。その中心には「ミニハロー」として知られる、電波を放射する超高速粒子が集まる構造が存在しています

ミニハローはこれまでに約30個の銀河団で見つかっていますが、中でもペルセウス座銀河団中のハローが最大で、直径は約130万光年と天の川銀河の10倍ほどもあります

そのミニハローの大きさが研究者に謎を投げかけています。理論によれば、銀河団の中心から外に向かって移動する粒子は、実際に観測されている距離に到達するよりずっと前に速度を落とし、電波放射をやめるはずなのです。「中心から大きく離れた距離にまで(電波を放射する)ハローが見られるのは考えられないことなのですが、実際に私たちはそれを目にしています。その理由を知りたいのです」(カナダ・モントリオール大学 Marie-Lou Gendron-Marsolaisさん)

Gendron-Marsolaisさんたちが、アップグレードによって感度と解像度が向上した米・カール・ジャンスキー超大型干渉電波望遠鏡群(VLA)を使ってペルセウス座銀河団を観測したところ、ハローの電波放射が複数の異なる複雑なメカニズムによって引き起こされていることが示されました

電波放射の一部は、これまでの理論から予測されるように、小さな銀河群が銀河団と衝突する際に粒子が再加速されることで生じています。さらに、銀河団の中心にある銀河の中心に潜む超大質量ブラックホールから噴出する超高速ジェットのエネルギーが粒子に与えられることによっても、電波放射が引き起こされることが明らかになりました

「VLAの最新画像から複数の新たな構造の存在が明らかになり、これまで見たことがなかったミニハローの姿が浮かび上がってきました。電波放射源は、これまで考えられていたほど単純なものではないようです」(カナダ・モントリオール大学 Julie Hlavacek-Larrondoさん)

2017年6月20日
AstroArtsより

ペルセウス座銀河団の高温ガス

Posted by moonrainbow on 13.2017 銀河団   0 comments   0 trackback
ペルセウス座銀河団に銀河団同士の接近で形成した高温ガスの巨大な波

Perseus Galaxy Cluster
ペルセウス座銀河団に分布する高温ガスのX線観測画像。巨大な波(白い円内。白線は長さ25万光年)はかつて小さな銀河団が近くをかすめたために起きたという(NASA提供)

 地球から約2億4000万光年離れた銀河の集団「ペルセウス座銀河団(Perseus Cluster)」にある高温ガスの巨大な波は、かつて小さな銀河団が近くをかすめたために生じた可能性が高いと、米航空宇宙局(NASA)の研究チームが2017年5月3日までに発表しました
 
 巨大な波は幅が約20万光年あり、地球がある天の川銀河の直径の約2倍です。論文は英王立天文学会の専門誌に掲載されました

 ペルセウス座銀河団の中心には超巨大ブラックホールがあり、猛烈な重力で引き寄せられた物質の一部が磁場の作用などで外側に向かって噴出しています。周辺の高温ガスも噴出の影響を受けて広がっているが、巨大な波で乱されている所がチャンドラX線天文衛星による観測で見つかりました

 波ができた原因をコンピューター・シミュレーションで解析した結果、数十億年前に別の小さな銀河団が近くをかすめた際、大量のガスが流れ込んだために起きたと推定されます。 

時事通信より
2017年5月3日

スニヤエフ・ゼルドビッチ効果(SZ効果)

Posted by moonrainbow on 29.2017 銀河団   0 comments   0 trackback
アルマ望遠鏡で「銀河団を覆う高温ガス」起こす現象を史上最高の解像度で観測 

スニヤエフ・ゼルドビッチ効果(SZ効果)

2017年3月17日、銀河団を覆う高温ガスが原因で起こる「スニヤエフ・ゼルドビッチ効果(SZ効果)」を史上最高の解像度で観測したことが発表されました。東邦大学の北山哲教授らの研究チームによる、アルマ望遠鏡の観測結果です。高温ガスを詳しく調べられるようになったことで、銀河を引き寄せる「暗黒物質(ダークマター)」の分布を知る手がかりにもなります

SZ効果とはどのような現象なのでしょうか。宇宙では、ビッグバンの名残と考えられている「宇宙マイクロ波背景放射(CMB)」が全方向に飛び交っています。CMBの電波が銀河団を覆う高温ガスを通り抜けるとき、高温ガスに含まれる電子との衝突が起きます。その様子を地球から観測すると、高温ガスが存在する方向では、他の方向に比べてCMBの電波が弱くなるのです。この現象をSZ効果と呼びます。アルマ望遠鏡では高温ガスを直接観測できませんが、SZ効果を観測することで高温ガスの様子を知ることができます

銀河団の周りには、大量の高温ガスの存在が明らかになっています。今回観測されたのは、地球から48億光年の距離にある銀河団「RX J1347.5-1145」。その高温ガスの分布を詳しく知るためには、高い解像度での観測が必要になります。しかし、アルマ望遠鏡のように多数の電波望遠鏡を並べて一つの巨大な望遠鏡として用いる「電波干渉計」は解像度が高すぎるため、広範囲の高温ガスを観測することが難しいのです

そこで、アルマ望遠鏡計画において日本が担当したシステム「アタカマ・コンパクト・アレイ(モリタアレイ)」が用いられました。「いざよい」と名付けられた16台の小さい口径のアンテナを密集させて設置することによって、高い解像度のまま広い視野で高温ガスを観測することができます。研究チームは、従来の2倍(実質的には10倍)高い解像度でSZ効果を観測することに成功しました。その結果、この銀河団が激しい衝突を起こしていることが確認されました

今回の観測が成功したことにより、銀河団を覆う高温ガスを観測する新たな手法が確立されました。北山教授は「スニヤエフ・ゼルドビッチ効果の存在が初めて提唱されてから50年近く経ちますが、非常に微弱な現象であるため、高解像度の観測を実現するのはまさに至難の業でした。今回、アルマ望遠鏡によってその壁がついに破られ、宇宙の進化を探るための新たな道が切り拓かれたことを大変嬉しく思います」とコメントしました

Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kitayama et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope

2017/03/20
Soraeより

パンドラ銀河団(Abell 2744)

Posted by moonrainbow on 03.2016 銀河団   0 comments   0 trackback
美しく儚げな「パンドラ銀河団」をスピッツァー宇宙望遠鏡が観測

パンドラ銀河団(Abell 2744)

上の夜空に星屑を撒き散らしたような画像は、「パンドラ銀河団(Abell 2744)」をスピッツァー宇宙望遠鏡が撮影したものです。複数の銀河が集まってできたこの銀河団は、この先私たちに深宇宙の謎のヒントを与えてくれるかもしれません

宇宙空間を進む光は、大質量を持つ天体によって捻じ曲げられることがあります。このような現象を「重力レンズ効果」とよび、このパンドラ銀河団の重力によっても同様の効果が生じています。またこの現象により銀河団の後ろの天体が観測できたりと、奇妙な光学的現象が発生するのです

今回撮影された画像の少しぼやけたしみは巨大な銀河で、科学者たちは光のしまを注意深く観察することでその背後の銀河から発せられた光を分析しようとしています。スピッツァーが今回利用したのは、赤外線を観測するための観測装置「IRAC」。3.6 µmや4.5 µmの波長の赤外線が、このような美しい模様を描き出しました

さらに、この銀河団はハッブル宇宙望遠鏡やチャンドラX線観測衛星と共同で「Frontier Fields」プロジェクトとして観測がすすめられています。計画では3年間に6つのターゲットを観測することにより、「宇宙深部のより深い理解」を得ようとしているのです

Image Credit: NASA

2016/09/29
Soraeより
 

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