アルマ望遠鏡、銀河が星の材料を失うメカニズムに迫る

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2021-11-04 国立天文台

カナダ国立研究評議会のトビー・ブラウン氏らの国際研究チームは、アルマ望遠鏡を使っておとめ座銀河団を観測し、銀河団内の星の材料の高解像度調査を完了しました。この研究の主目的は、宇宙物理学の長年の謎である「何が銀河の星形成活動を停止させるのか」という問題に取り組むことです。本研究は、宇宙の極限環境が銀河に深刻な影響を与えていることを示す、これまででもっとも明確な証拠となるもので、近日中に発行される天体物理学専門誌「アストロフィジカル・ジャーナル・サプリメントシリーズ」に掲載される予定です。

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NGC 4567とNGC 4568は、地球から約6500万光年の距離にあるおとめ座銀河団に属する銀河です。2つの銀河は、銀河団の中に満ちるガスの影響を受け、星形成を停止しようとしていると考えられています。この画像では、アルマ望遠鏡が電波で観測した分子ガスの広がりが赤色/オレンジ色で、ハッブル宇宙望遠鏡の光学データで撮影された星が白色/青色で合成されています。
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S.Dagnello (NRAO)

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渦巻銀河NGC 4254は、おとめ座銀河団に含まれる銀河のひとつです。この画像では、アルマ望遠鏡が電波で観測した分子ガスの広がりが赤色/オレンジ色で、ハッブル宇宙望遠鏡の光学データで撮影された星が白色/青色で合成されています。
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S.Dagnello (NRAO)


「Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide Survey(VERTICO、一酸化炭素サーベイによるおとめ座銀河団環境調査)」と名付けられたこの研究プログラムは、星の形成と宇宙における銀河の役割をより深く理解することを目的としています。カナダ国立研究評議会のプラスケットフェローであり、本論文の筆頭著者であるトビー・ブラウン氏は、「銀河がその環境のせいで星形成活動を止められていることはわかっていますが、その理由を知りたいと思っています。VERTICOが従来以上に明らかにしたのは、どの物理的プロセスが分子ガスに影響を与え、それがどのように銀河の『生死』を左右するかということです」と語っています。

銀河は大きな星の集合体であり、その誕生、進化、そして死(星形成活動の終焉)は、その銀河が宇宙のどこにあって周囲の環境とどのように相互作用しているかに大きな影響を受けています。特に銀河団は宇宙の中でも最も過酷な環境であり、銀河の進化を研究する天文学者にとっては特に興味深い場所といえます。

2,000個の銀河を擁するおとめ座銀河団は、天の川銀河が存在する局所銀河群の隣にある銀河団です。その大きさと近さから、おとめ座銀河団は数ある銀河団の中でも研究しやすい対象ですが、それ以外にも観測に適した特徴があります。VERTICOプロジェクトの共同研究者であるマクマスター大学特別教授のクリスティーン・ウィルソン氏は、「おとめ座銀河団は、星を作り続けている銀河の数が比較的多いという点で、少し変わっています。宇宙の多くの銀河団は、ガスが少なく星の形成をほとんどしていない『赤い銀河』で占められているのです」とコメントしています。

VERTICOプロジェクトによる研究では、おとめ座銀河団にある51個の銀河のガスをこれまでになく高解像度で観測しました。その結果、銀河全体が星を形成するのを止めてしまうほど周囲の環境が過酷であることを明らかにしました。ブラウン氏は、「おとめ座銀河団は、100万度のプラズマ、極端に高速の銀河、銀河とその周囲の激しい相互作用があるのに加えて、『引退した銀河のたまり場』あるいは『銀河の墓場』とも呼べるような場所が混在する、近傍宇宙の中でも最も極端な領域です」とその特徴を説明します。今回の研究で、こうした極端な環境が銀河のガスを引きはがすことによって、宇宙で最も重要な物理的プロセスのひとつである星の形成がどのように阻害されるのかが明らかになりました。ブラウン氏は「ガスの引きはがしは、銀河の星形成を停止させる最も壮大で暴力的な外的要因の1つです。これは銀河が銀河団内の高温プラズマの中を高速で移動しているときに起こる現象で、あたかも巨大なほうきでガスが掃き出されるように、膨大な量の冷たい分子ガスが銀河から剥ぎ取られていきます。VERTICOの精緻な観測によって、このようなメカニズムをよりよく見て理解することができるのです」と語っています。

今回の研究で得られたデータには、環境が銀河にどのような影響を与え、それによって銀河がどのように星形成活動を停止するのかという、残された謎を解明するための手がかりが含まれている可能性があります。ウィルソン氏は「銀河団の環境が銀河内の分子ガスにどのような影響を与えているのか、また、それらの環境が銀河の『死』にどのような影響を与えているのかについては、長年にわたり多くの疑問がありました。我々にはまだやるべきことがありますが、VERTICOによってこれらの疑問にきっぱりと答えることができると確信しています。」とコメントしています。

この記事は、米国立電波天文台が2021年10月27日付で発表した記事をもとに作成しました。

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