宇宙への旅人

見事なリングの形をした惑星状星雲、その正体は？


「Fine Ring Nebula（ファインリング星雲）」こと惑星状星雲「Shapley 1」（Credit: ESO）

太陽に似た恒星はその晩年、赤色巨星から白色矮星へと進化する過程で周囲にガスを放出するとされています。放出されたガスは白色矮星へと変化していく中心星が放射する強い紫外線によって電離して淡い輝きを放ち、私たちには惑星状星雲として観測されます。

南天の「じょうぎ（定規）座」の方向およそ4900光年先にある「Shapley 1」は、ほぼ円形をしているだけでなく、中心部分が空いたリングのように見える惑星状星雲です。その姿から「Fine Ring Nebula（ファインリング星雲）」とも呼ばれています。

惑星状星雲はいろいろな形をしていますが、その多くは円形や楕円形か、もしくは広げた鳥の翼や砂時計に似た形の双極性星雲として観測されており、Shapley 1のように整ったリングの形に見えるものはめずらしいといいます。

そんなShapley 1の正体について、一部の研究者は双極性の構造を持つ星雲ではないかと考えています。整ったリングの形からは想像できませんが、砂時計を上から覗き込むと円形に見えるように、地球から見たShapley 1は双極性星雲を端から覗き込んだ姿なのではないかというわけです。


Shapley 1（左上）とモデル星雲の比較。右上に示されているような構造を持つ星雲を端から覗き込むように見ているのではないかと考えられている（Credit: D. Jones et al.）

双極性星雲の形成には接近して周回する連星が関わっていて、赤色巨星のガスが連星の相互作用によって双極方向に噴出することで鳥の翼や砂時計に似た姿になると考えられています。Shapley 1の中心付近にも約2.9日周期で公転する連星が見つかっていますが、観測の結果から、地球からは2つの星が互いに周回しあう様子がほぼ真上（または真下）から見えていると考えられています。Shapley 1では星雲の対称軸と中心にある連星の公転軸がほとんど揃っている可能性が指摘されていて、双極性星雲の形成に連星が関与していることを示す証拠として注目されています。

この画像はヨーロッパ南天天文台（ESO）の「新技術望遠鏡（NTT：New Technology Telescope）」によって撮影され、2011年8月1日に公開されたものです。

Image Credit: ESO

2020-05-22
Soraeより

赤外線で探る。タランチュラ星雲に漂う臭い



画像はNASAの「スピッツァー宇宙望遠鏡」が撮影した「タランチュラ星雲」という天体です。スピッツァーは赤外線を観測するため、画像ではその強さに応じて擬似カラーで着色してあります。

赤紫のような色（マゼンタ）の部分には「ダスト」と呼ばれるちりのような微粒子が存在し、そこから赤外線が放射されています。このダストの中に、「多環芳香族炭化水素」 （Polycyclic Aromatic Hydrocarbons = PAHs）と呼ばれる分子が存在していることが知られています。難しい名前ですが、地球では石炭や木、油の燃えかすなどに存在する物質です。マゼンタの部分は赤と青を組み合わせて表現されており、赤は波長8マイクロメートルの赤外線、青は波長3.6マイクロメートルの赤外線を表しています。これらの赤外線の観測により、タランチュラ星雲に存在する物質を推定するのです。

一方、画像全体に点々と散らばる光は星で、その多くは青と緑（4.5マイクロメートルの赤外線で、高温ガスが発しています）の組み合わせになっています。白っぽいところはこれら3つの波長がすべて含まれている領域です。

多環芳香族炭化水素は複数の分子の総称で、「ベンゼン環」という六角形のような分子構造が複数つながった形をしています。性質としてはあまり良い臭いのしないもの、焼いた食品の臭いとして感じられるものなど様々です。宇宙空間は真空で何もないようなイメージがありますが、こうした複雑な分子が存在することが20年以上前から確認・研究されてきました。日本では赤外線観測衛星「あかり」が2006年から2011年にかけて活躍しています。

スピッツァーは2020年1月30日に運用を終了したところですが、タランチュラ星雲はスピッツァー打ち上げ当初から何度も観測が行われ、赤外線で見える新しい姿が明らかにされてきています。

Image: NASA/JPL-Caltech

2020-02-19
Soraeより

銀河の相互作用と大質量星の誕生、2つを結びつける「要（かなめ）」をアルマが観測


アルマ望遠鏡が観測した2つの分子雲（左、右）。赤と緑は分子雲に含まれる一酸化炭素の動きの違いを示す。分子雲はいずれも大質量星がある部分（青）を「要（かなめ）」とした扇状に広がる（Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Fukui et al./Tokuda et al./NASA-ESA Hubble Space Telescope）

夜空の片隅をクローズアップすると無数に見えてくる銀河のなかには、互いに接近して相互作用を起こし、ゆがんだ姿をしたものもあります。これまで銀河どうしが相互作用すると星形成活動が活性化されると考えられてきましたが、その証拠が天の川銀河の近くから見つかったとする研究成果が発表されました。

■大質量星を基点に広がる「扇」のような分子雲を初確認

福井康雄氏（名古屋大学）、徳田一起氏（大阪府立大学／国立天文台）らの研究チームは、天の川銀河の伴銀河である大マゼラン雲（地球からおよそ17万光年先）にある「N159」と呼ばれる星雲の2か所を、チリの「アルマ」望遠鏡を使って観測しました。

N159は「タランチュラ星雲」の通称で知られる星形成領域「かじき座30」のすぐ近くにあり、大マゼラン雲のなかでもガスの密度が最も高い領域だとみられています。研究チームが観測した2つの場所には、それぞれ太陽30個分前後の重さを持つ大質量星が分子雲（ガスの集まり）のなかで誕生しています。

高解像度を誇るアルマ望遠鏡で分子雲の構造を観測したところ、細いフィラメント状の分子雲が数本、まるで大質量星を「要（かなめ）」とした「扇（おうぎ）」のように広がりながら伸びている様子が初めて確認されました。1つのフィラメントの長さは3光年、幅はその10分の1ほどで、N159全体では100本近くが見つかっています。

フィラメントの広がりは扇のように広がる孔雀の羽のようにも見えることから、研究チームは2つの分子雲を「2羽の孔雀」と命名しています。

■「孔雀」は大小マゼラン雲が接近した結果生み出されていた


星雲「N159」の全体像（Credit: NASA, ESA, Hubble Space Telescope）

観測の結果、ひとつの疑問が生じました。2つの扇状の分子雲は互いに150光年ほど離れているにもかかわらず、なぜか分子雲が伸びている方向（発表では孔雀の向きと表現）がそろっていたのです。

分子雲の向きが偶然そろったとは考えにくいことから研究チームがその理由を検討した結果、2億年前に大マゼラン雲のすぐ近くまで小マゼラン雲が接近したとき、小マゼラン雲にあったガスの一部が大マゼラン雲の重力によって奪い取られたことが原因とみられることがわかりました。

国立天文台のスーパーコンピューターを使ってガス雲どうしが衝突する様子をシミュレートしたところ、あるガス雲に対してより小さなガス雲が衝突すると、アルマ望遠鏡で観測されたようなフィラメント状の分子雲が一斉に形成されることが判明しました。小マゼラン雲から大マゼラン雲へと落下したガスの移動と衝突が全体では大規模だったことから、形成された分子雲の向きが150光年離れた場所でも揃っていたものとみられています。

冒頭でも触れたように、銀河どうしの相互作用は星形成活動を活性化すると考えられています。大質量星の形成と銀河の相互作用を初めて結びつけることができたと語る福井氏は、今回の研究成果から相互作用銀河の観測研究がさらに発展し、大質量星が集まった星団が形成される仕組みの解明につながることを期待しているとコメントしています。


大小の分子雲が衝突する様子の想像図（左）。衝突によって一部が圧縮された分子雲がフィラメント状の構造を形作り、特に分子雲が集中する「要」の部分で大質量星が誕生するとみられている（中央、右）（Credit: 国立天文台）

Image: 国立天文台

2019/11/15
Soraeより

“隣の銀河”大マゼラン雲の淡く美しい姿


天の川銀河に一番近い銀河「大マゼラン雲」

ヨーロッパ南天天文台（ESO）は2019年9月13日、天の川銀河に一番近い銀河「大マゼラン雲（Large Magellanic Cloud：LMC）」の最新にして美麗な画像を公開しました。

■塵の向こうを見通す近赤外線で撮影

大マゼラン雲は南半球から見ることができる銀河です。地球からの距離はおおむね16万3000光年と近距離にあり、天の川銀河の伴銀河としても知られています。

1987年2月に観測された超新星「SN 1987A」はこの大マゼラン雲で発生したもので、爆発によって生じ地球まで飛来したニュートリノは当時稼働していた観測装置「カミオカンデ」によってキャッチされ、ニュートリノ天文学の幕開けを告げる出来事となりました。

可視光線（人の目で見える光）で大マゼラン雲を観測すると、塵によってもやがかかったように見えてしまい、中心部分をはっきりと見通すことはできません。いっぽう、赤外線は塵を通り抜けるため、その向こう側の様子を詳細に観測することができます。

今回大マゼラン雲を撮影した南米チリのパラナル天文台にある「VISTA望遠鏡」は、可視光線だけでなく赤外線もカバーしています。冒頭の画像は3つの波長の近赤外線（1.02μm、1.25μm、2.15μm）によって撮影されており、色は擬似的に着色したものです。ESOでは可視光線で撮影した大マゼラン雲と今回の画像を比較した動画も公開しています。

日本からは見えないことが残念でなりませんが、ESOではより大きなサイズの画像も公開しています。

Comparison of the Large Magellanic Cloud in infrared and visible light

Image Credit: ESO/VMC Survey

2019/9/16
Soraeより

2つの天体に分かれた惑星状星雲「NGC 2371-2」と輝く中心星



ふたご座の方向にあるこの惑星状星雲は、1つの天体でありながらも2つの天体としてニュージェネラルカタログ（NGC）に登録されています。

双極に分かれた右上と左下のローブ構造はそれぞれ「NGC 2371」「NGC 2372」とされ、1つの惑星状星雲として示される場合は「NGC 2371-2」と表現されます。

「NGC 2371-2」は、一般的な惑星状星雲と同様に、太陽と同じ様な質量の恒星の最期の姿です。寿命の終わりに近づいたその恒星は、外層を吹き飛ばし周囲にガスを放出します。画像の中心に位置する中心の星の強力な紫外線によって、周囲に広がったガスが照らされることで、惑星状星雲の姿が宇宙に映し出されています。

2つのローブを合わせた直径は約1.3光年、画像で確認することができませんが、外側に広がるハローは約3光年に広がっていると言います。

なお、この形状は数千年続きますが、長い時間をかけローブは消滅し、中心の星は最期末の姿である白色矮星と進化していきます。

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」と、広域惑星カメラ2「WFPC2」の合わせて4つの波長で捉えた画像を合成したものです。2019年8月19日公開されました。

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

2019/8/22
Ｓｏｒａｅより