天の川の中心のブラックホール

Posted by moonrainbow on 16.2018 天の川   0 comments   0 trackback
天の川の中心に集まるブラックホール

Black Hole

上の画像は、天の川銀河の中心に位置する数千個のブラックホールです。撮影はNASAの「チャンドラX線観測衛星」で行われました
 
この場所は太陽質量の5~30倍のブラックホールから成り立っており、また天の川銀河の中心の巨大ブラックホール「いて座A*」から3光年以内に存在しています。さらに研究によれば、恒星ほどの質量のブラックホールがいて座A*へ向かって移動している可能性も示唆されているのです

2018年6月5日
Soraeより


銀河系(天の川)の詳細な地図

Posted by moonrainbow on 12.2018 天の川   0 comments   0 trackback
銀河系の詳細な地図=欧州の宇宙望遠鏡で観測

銀河系の詳細な地図
宇宙望遠鏡「ガイア」が観測した銀河系(天の川銀河)などの画像。約17億個の恒星の分布が分かる(欧州宇宙機関提供)

 欧州宇宙機関(ESA)は2018年5月1日までに、宇宙望遠鏡「ガイア」で観測した銀河系(天の川銀河)の3次元的な地図を公表しました。銀河系近くにある小さな銀河の大マゼラン雲、小マゼラン雲を含め、約17億個の恒星の正確な位置が分かり、これまでで最も詳しいです

 恒星の明るさや色、動きなどの分析により、恒星の誕生から終末までの過程や銀河系の歴史の解明が進むと期待されます。また、正体は不明ですが、周囲に重力で影響を及ぼす暗黒物質の詳細な分布を明らかにするのにも役立ちます

暗黒物質は恒星の材料となるガスやちりを重力で引き寄せ、恒星の誕生や銀河の成長に大きな役割を果たしていると考えられています

2018年5月1日
時事通信社より

30億年後の天の川銀河は現在より5%ほど大きくなっている?

Posted by moonrainbow on 13.2018 天の川   0 comments   0 trackback
天の川銀河はどんどん大きくなっている?

NGC 4565
かみのけ座の渦巻銀河「NGC 4565」。天の川銀河を真横から見ると、NGC 4565のように見えるはずだと考えられている。

天の川銀河に似た銀河の観測から、こうした銀河が1秒に約500mの割合で大きくなっているという計算結果が示されました。数十億年後の天の川銀河は現在より数パーセント大きくなっているかもしれません

天の川銀河は、数千億個にも及ぶ恒星と大量のガスや塵からなる、直径約10万光年の円盤状の銀河です。銀河は、その形状から渦巻銀河や楕円銀河などに分類されますが、天の川銀河は中心部分に棒状の構造を持つ、棒渦巻銀河の一つです

天の川銀河を構成する星々の年齢は様々であり、大質量で高温の青い星のように明るく輝きながら数百万年で一生を終える若いものもあれば、質量が小さい星のように赤く暗いものの途方もなく寿命が長い年老いたものもあります。このうち、新しく生み出された若い星々が見られる星形成領域は銀河の円盤部の外縁部分にも存在しており、こうした場所で星が誕生することによって銀河は少しずつ大きくなっていくことが銀河形成のモデルから予測されています

私たちは天の川銀河の中にいるので、銀河が大きくなっている様子を外から見ることは不可能です。そこで、スペイン・カナリア天体物理研究所のCristina Martinez-Lombillaさんたちの研究チームは、天の川銀河に似た他の渦巻銀河を観測して、銀河が本当に大きくなっているかどうかを調べました

Martinez-Lombillaさんたちはスローン・デジタル・スカイ・サーベイで取得された可視光線観測データと、NASAの紫外線天文衛星「GALEX」による近紫外線観測データ、赤外線天文衛星「スピッツァー」による近赤外線観測データを用いて、渦巻銀河の円盤の端に存在する星の動きや色を調べました。その結果をもとにした計算から、天の川銀河のような銀河は1秒に約500mずつ大きくなっているという値が示されたのです

「天の川銀河はすでにじゅうぶん大きな銀河ですが、新しい星が外縁部に誕生するにつれて、少なくとも目に見える部分が今後ゆっくりと大きくなっていくことが私たちの研究から示されました。ただし、すぐに大きくなるわけではありません。もし30億年後の天の川銀河を見ることができれば、その姿は、少なくとも現在より5%ほど大きくなっていることでしょう」(Martinez-Lombillaさん)

なお、天の川銀河は、お隣のアンドロメダ座大銀河と40億年以内に衝突すると予測されており、双方の形は合体で大きく変化するとみられているため、天の川銀河がゆっくりと大きくなっていることは、遠い未来においては何の意味も持たないかもしれません

2018年4月6日
AstroArtsより

天の川銀河の中心部に球殻状構造

Posted by moonrainbow on 12.2018 天の川   0 comments   0 trackback
天の川銀河の中心部に過去の大爆発の証拠

大爆発の証拠
一酸化炭素の回転スペクトル線強度の広域合成図など
(a)45m電波望遠鏡とASTE 10m望遠鏡で取得された、115GHz/346GHz領域の一酸化炭素の回転スペクトル線強度の広域合成図、(b)ジェームズ・ クラーク・マックスウェル電波望遠鏡で得られた 346GHz領域のL=-1.2°分子雲周辺の一酸化炭素回転スペクトル線積分強度分布、(c)銀経-速度分布、(d)天の川銀河の中心部を上から見た模式図。(b)と(c)内のLS、S1~4は、膨張する5つの球殻状構造を表す(提供:慶応義塾大学リリースページより、以下同)

天の川銀河の中心部に存在する分子雲の内部に、超新星爆発約10個分に相当する大爆発の証拠と考えられる複数の球殻状構造が発見されました。この構造は太陽数十万個分の質量をもつ巨大星団の存在を示唆するもので、中質量ブラックホールの「ゆりかご」の候補とみられます

天の川銀河を含む多くの銀河の中心には、太陽の数百万倍を超える質量をもつ超大質量ブラックホールが存在していると考えられています。その起源は未だ解明されていませんが、一つの説として、高密度の星団内における恒星同士の暴走的合体によって形成された「中質量ブラックホール」がさらに合体を繰り返すことで、銀河の中心に超大質量ブラックホールが形成されるというものがあります。このシナリオを検証するためには、中質量ブラックホールと高密度星団の存在を、銀河中心に近い領域で実際に確認する必要があります

慶應義塾大学の研究チームはこれまでに、国立天文台野辺山45m電波望遠鏡および国立天文台ASTE 10m望遠鏡を用いた観測結果から、天の川銀河の中心領域に、異常な物理状態と広い速度幅を持つ特異分子雲を4つ発見しており、そのうち3つについて詳しい分析を行ってきました

今回、同大学の辻本志保さんたちは残りの1つ「L=-1.2°分子雲」について、45m電波望遠鏡と米・ハワイのマウナケア山頂のジェームズ・ クラーク・マックスウェル電波望遠鏡を使って詳しい観測を行いました。その結果、観測で取得された一酸化炭素分子の回転スペクトル線の強度分布から、分子雲が直径約50光年の楕円状をしていること、少なくとも5つの膨張する球殻構造を内包すること、超新星爆発約10個分の運動エネルギーを有すること、などが明らかになりました。また、膨張球殻構造の大きさと膨張速度から、年齢は約6万年から11万年と算出されました

さらに、最も年齢の若い膨張殻構造の端で一酸化ケイ素分子の回転スペクトル線が検出され、激しい爆発現象がこの分子雲の加速に深く関わっていることが示されました

爆発現象が超新星爆発であると仮定すると、ここでは数万年に1回の頻度で超新星爆発が起こっていることになります。限られた空間領域にこれだけの頻度で超新星爆発が起こるということは、ここに大規模な恒星の集団が存在することを意味しており、その質量は太陽質量の数十万倍に相当する。つまり、L=-1.2°分子雲は天の川銀河の中心部に存在する、中質量ブラックホールが形成される「ゆりかご」の候補とみられるということになります。2012年に巨大星団の存在が間接的に検出された「L=+1.3°分子雲」に次いで2例目となります、中質量ブラックホールのゆりかご候補です。

分子雲の想像図
内部の巨大星団によって駆動されるL=-1.2°分子雲の想像図

巨大星団が存在するとみられる2つの分子雲は、天の川銀河の中心に対してほぼ対称に位置しています。ガスの運動も考えあわせると、両天体が1つの閉じた軌道上にあるという可能性が考えられます。軌道上で数千万年前に爆発的な星形成が起こり、星団中で中質量ブラックホールが形成され、その後ブラックホールが星団とともに中心核へ落ちていって超大質量ブラックホールの形成・成長に貢献してきたのかもしれないのです

2つの星団は存在が示唆されているものの、赤外線など他の波長では全くその姿が見えません。これは、星団中にある星の質量分布が通常とは全く異なっている可能性を示唆しており、中性子星や白色矮星といった恒星進化の「なれの果て」を多く含んでいることも考えられます。大爆発にも、超新星爆発だけでなく中性子星同士の合体などの過程が大きく寄与している可能性もあり、引き続きこれらの特異分子雲の研究が進められることが期待されます

2018年3月30日
AstroArtsより

「Tri-And」と「A13」の関係

Posted by moonrainbow on 23.2018 天の川   0 comments   0 trackback
銀河ハローにある恒星集団の意外な起源

天の川銀河のシミュレーション
矮小銀河との潮汐相互作用で擾乱を受ける天の川銀河のシミュレーション。赤と黄色の点の集まりが、今回観測された恒星集団「Tri-And」と「A13」に属する星の位置を示す。2つの集団は銀河面からそれぞれ上下に約1万4000光年離れた距離に位置する。銀河中心からやや離れた黄色い印が太陽の位置(提供:T. MUELLER/C. LAPORTE/NASA/JPL-CALTECH)

天の川銀河を取り巻くハロー部分に存在する2つの恒星集団について、その化学組成が詳しく調べられました。これらの恒星集団はかつて銀河に衝突した小銀河の残骸だと考えられてきましたが、分析の結果、意外にも天の川銀河自身の円盤に起源を持つ可能性が高くなりました

私たちの天の川銀河のような渦巻銀河の構造は、比較的若い星や星間ガスが豊富な円盤部分と、その銀河円盤を球状に取り巻く「ハロー」に分けられます。天の川銀河のハローには、周りよりも星の個数密度が高い恒星の集団がいくつか存在しています。これらの集団は通常の星団よりもずっと巨大で、メンバーの星々はほぼ同じ運動速度を持っています。これまでの研究で、このようなハローの恒星集団は過去に天の川銀河と衝突した小さな銀河の残骸から形成されたものだと考えられてきました

独・マックス・プランク天文学研究所のMaria Bergemannさんたちの研究チームは、銀河ハローにあるこのような恒星集団の中から「Tri-And」(地球から見てさんかく座・アンドロメダ座の方向に存在する集団という意味)と「A13」という2つのグループに着目し、米・ハワイのケック望遠鏡とチリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡VLTを使った観測から両グループの星の化学組成を調べました。

「化学組成の分析は非常に有用な手法で、DNA鑑定のようなやり方でその星の出身を識別できます。天の川銀河の円盤やハロー、伴銀河、球状星団など、出身地である恒星グループごとに化学組成が大きく異なることがわかっていますから、星の組成を調べれば、どの集団に由来するのかすぐにわかります」(Bergemannさん)

観測で得られたTri-AndとA13の星の化学組成を比較したところ、驚いたことに両者の組成はほぼ同じで、それぞれの集団内でもばらつきが少なく、さらに天の川銀河の円盤外縁部の星の組成ともぴったりと一致しました。このことから、Tri-AndとA13の星々は銀河の円盤自身に起源を持つ可能性が最も高いことが明らかとなりました

「これらの恒星集団は、やや大きな矮小銀河が天の川銀河の円盤と衝突して通り抜けた際に天の川銀河の銀河面から飛び出した星々で構成されています。矮小銀河が通過することで天の川銀河の円盤に振動が生じ、円盤の上や下へ星が追い出されるのです。飛び出す方向は矮小銀河が突入した方向に応じて変わります」(米・カリフォルニア工科大学 Kate Van Nuys Pageさん)

「この銀河の振動は楽器に生じる音波になぞらえることができます。天の川銀河に生じるこうした『響き』に関する研究を私たちは『銀震学(galactoseismology)』と呼んでいます。このような現象があることは数十年前から理論的に予測されていました。今回、そうした振動が私たちの銀河の円盤でも起こっていた確固たる証拠がやっと得られました」(Bergemannさん)

今回の発見は、天の川銀河の円盤とそのダイナミクスがこれまで考えられていたよりもかなり複雑なものであることを示しています。「銀河円盤の星々が伴銀河の衝突によって追い出され、離れた場所まで移動する現象は、わりとよくあることなのかもしれません。他の銀河でも今回と同様の化学組成のパターンが見つかるかもしれませんし、もしそうなら、今回見つかったような過程は銀河では普遍的なものだという可能性があります」(米・ニューヨーク市立大学ラガーディアコミュニティ・カレッジ Allyson Sheffieldさん)

研究チームでは次のステップとして、Tri-AndとA13に存在する他の恒星や、銀河円盤からさらに遠く離れた場所にある恒星集団のスペクトル分析を計画しています。また、天の川銀河で星の追い出し現象が起こった時期を絞り込むために、恒星集団のメンバー星の質量や年齢を決定する研究も予定しています

2018年3月5日
AstroArtsより
 

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