モンスター銀河が見せる二つの顔: 激しい星形成の異なる起源

2026-01-08 自然科学研究機構

国立天文台と総合研究大学院大学などが参加する国際研究チームは、初期宇宙に存在する3つの「モンスター銀河」を、ALMA望遠鏡ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)で高解像度観測し、激しい星形成の起源が銀河ごとに異なることを明らかにした。ALMAは塵に隠れた星形成領域、JWSTは恒星分布を捉え、両者を同等の解像度で比較することで、星形成と恒星構造の違いを直接検証した。その結果、大規模銀河同士の衝突(AzTEC-1)、内部重力不安定による自然発生的星形成(AzTEC-4)、小規模銀河との衝突(AzTEC-8)という、複数の異なるプロセスがモンスター銀河の爆発的星形成を引き起こすことが示された。本成果は、巨大銀河形成が単一機構では説明できないことを示し、銀河進化理解に新たな視点を与える。成果はAstrophysical Journalに掲載された。

モンスター銀河が見せる二つの顔: 激しい星形成の異なる起源
図1:(上段)アルマ望遠鏡とジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)による観測画像。アルマ望遠鏡で捉えた星形成領域を青で、JWSTが捉えた恒星の分布を赤で示している。(下段)それぞれのモンスター銀河のイメージ図。(クレジット:国立天文台)

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Ryota Ikeda, Daisuke Iono, Ken-ichi Tadaki, Maximilien Franco, Min S. Yun, Jorge A. Zavala, Yoichi Tamura, Takafumi Tsukui, Christina C. Williams, Bunyo Hatsukade,…
The Astrophysical Journal  Published: 2026 January 8
DOI:10.3847/1538-4357/ae157e

Abstract

We present an analysis of rest-frame optical and far-infrared continuum emission in three luminous submillimeter galaxies (SMGs) at 3.0 ≲ z ≲ 4.5. The SMGs are spatially resolved down to 400–500 pc () resolution by James Webb Space Telescope and Atacama Large Millimeter/submillimeter Array observations. Despite similarities in their observed far-infrared properties (flux density, infrared luminosity, and effective radius), the three SMGs exhibit heterogeneous morphologies both across wavelengths and among the sources themselves. While two of them (AzTEC-4 and AzTEC-8) show a disk-like structure in the optical continuum, AzTEC-1 is dominated by a highly concentrated component with a Sérsic index of n = 5.4, where its far-infrared continuum emission is clumpy and less concentrated. AzTEC-4, which is confirmed to be at z = 4.198, shows a two-arm spiral of dust, but not in the stellar distribution. These three SMGs exemplify that multiple physical mechanisms exist in triggering starbursts in luminous SMGs at high redshift: secular instability in gas disks (AzTEC-4) in addition to possible minor mergers (AzTEC-8), and a combination of the efficient gas supply to the central core induced by a gas-rich major merger and the re-formation of a cold gas disk (AzTEC-1).

1701物理及び化学
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