124億光年かなたで暴走するモンスター銀河

2018-08-30

遠方爆発的星形成銀河におけるもっとも詳細な星の材料の分布

2018/08/30　国立天文台

国立天文台の但木謙一氏（日本学術振興会特別研究員）と伊王野大介准教授を中心とする国際研究チームは、124億光年彼方で爆発的に星を作っているモンスター銀河 COSMOS-AzTEC-1をアルマ望遠鏡で観測し、形成初期の銀河においてかつてない高解像度で分子ガスの地図を描き出すことに成功しました。そしてこの地図を解析した結果、このモンスター銀河では、銀河全体にわたって分子ガス雲がつぶれやすくなっており、大量の星々が暴走的に生まれている様子が見えてきました。モンスター銀河は現在の宇宙に存在する巨大楕円銀河の祖先にあたる銀河と考えられているため、今回の研究成果は巨大楕円銀河の誕生の秘密を探ることにつながります。

アルマ望遠鏡で観測したモンスター銀河COSMOS-AzTEC-1。アルマ望遠鏡による観測で、銀河円盤中にある分子ガス（左）と塵（右）の分布をかつてない高い解像度で描き出すことに成功しました。中心から少し離れた位置には、２つの大きな塊（矢印）が見えており、ここでも活発に星が生まれていると考えられます。（Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tadaki et al.）オリジナルサイズ（1.2MB）

私たちが住む天の川銀河では、今でも太陽のような星が新たに生まれていますが、初期の宇宙にはその1000倍という驚異的なペースで星を作る銀河が存在していました。このような銀河は「モンスター銀河」と呼ばれます。どうしてモンスター銀河でこれほど猛烈な星形成活動が起きているのか、その理由はまだ明らかになっていません。

研究チームはこの謎に挑むため、モンスター銀河COSMOS-AzTEC-1に含まれる星の材料、つまりガスが放つ電波をアルマ望遠鏡で詳細に調べました。高い感度と解像度を併せ持つアルマ望遠鏡によって、これまででもっとも高解像度でモンスター銀河の分子ガス地図を描き出すことに成功しました。さらに、ガス雲がつぶれようとする重力とガス雲を内部から支える圧力を比べた結果、重力のほうがはるかに勝っていることがわかりました。これは、大量のガスが一気につぶれて大量の星を生み出している、つまり星形成が暴走していることを示しています。モンスター銀河についてこのような性質が明らかになったのは、今回が初めてのことです。

では、なぜCOSMOS-AzTEC-1では星形成が暴走しているのでしょうか。ひとつの可能性は、この銀河が近い過去に銀河衝突を経験したというものです。ガスを多量に含む銀河同士がぶつかることによって狭い範囲にガスが押し込められたために、暴走的に星が生まれているのかもしれません。但木氏は、「COSMOS-AzTEC-1には今のところ銀河衝突の証拠は見つかっていません。今後、アルマ望遠鏡を使ってより多くのモンスター銀河を観測することで、銀河衝突とモンスター銀河の関連を明らかにしたいと考えています。」とコメントしています。