嵐を呼ぶ太古の巨大棒渦巻銀河

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2025-05-22 国立天文台

国立天文台などの研究チームは、アルマ望遠鏡とJWSTを用いて、初期宇宙に存在した巨大棒渦巻銀河「J0107a」のガス分布と運動を詳細に解析しました。その結果、この銀河は現在の棒渦巻銀河と構造が類似しつつも、星形成の場である棒状構造内で秒速数百kmの激しいガス流が観測され、大量のガスが中心に流入し猛烈な星形成が進行していることが判明しました。このようなガスの動態は理論でも予測されておらず、銀河形成の新たな描像を提示する重要な成果です。

嵐を呼ぶ太古の巨大棒渦巻銀河「J0107a」銀河。左は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)の観測による近赤外線画像。画面下の2つは近距離にある天体。(クレジット:NASA)右は、アルマ望遠鏡によって観測されたガスの分布。棒状構造は時計回りに回転している。大量のガスが、回転の前方の縁から中心に向かって落ち込んでいる。(クレジット:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), Huang et al.)

<関連情報>

初期宇宙における成熟銀河バーによる大規模なガス流入 Large gas inflow driven by a matured galactic bar in the early Universe

Shuo Huang,Ryohei Kawabe,Hideki Umehata,Kotaro Kohno,Yoichi Tamura & Toshiki Saito
Nature  Published:21 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-08914-2

Abstract

Bar structures are present in about half of local disk galaxies1 and play pivotal roles in secular galaxy evolution. Bars impose a non-axisymmetric perturbation on the rotating disk and transport gas inwards to feed the central starburst and, possibly, the activity of the nuclear supermassive black hole2. They are believed to be long-lived structures3,4 and are now identified at redshift z > 2 (refs. 5,6). However, little is known about the onset and effects of bars in the early cosmic epoch because the spectroscopy of distant bars at sufficient resolution is prohibitively expensive. Here we report on a kinematic study of a galactic bar at redshift 2.467, 2.6 billion years after the Big Bang. We observed the carbon monoxide and atomic carbon emission lines of the dusty star-forming galaxy J0107a and found the bar of J0107a has gas distribution and motion in a pattern identical to local bars7,8,9. At the same time, the bar drives large-scale non-circular motions that dominate over disk rotation, funnelling molecular gas into its centre at a rate of approximately 600 solar masses per year. Our results show that bar-driven dynamical processes and secular evolution were already at play 11.1 billion years ago, powering active star formation amid the gas-rich and far-infrared luminous growth phase in a massive disk galaxy.

1701物理及び化学
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