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ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)の研究者たちが、探していなかった矮小銀河を発見した。その銀河は約9,800万年離れたところにあり、近隣の銀河はなく、他の銀河の画像の背景にあった。この孤立銀河は、孤立した矮小銀河としては非常に珍しく、星形成活動の欠如を示している。

豊富な観測によれば、孤立した矮小銀河のほとんどは星を形成している。この銀河は何が違うのだろうか?

JWSTのPEARLS(Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science)観測プログラムは、銀河の集合、活動銀河核(AGN)の成長、ファーストライトの時代を理解することを目的としている。その一環として、CLG1212と呼ばれる銀河団を観測した。PEARLSDGと名付けられた孤立した矮小銀河は、偶然発見された。

この発見は、『The Astrophysical Journal Letters』誌に掲載された。タイトルは「PEARLS: A Potentially Isolated Quiescent Dwarf Galaxy with the Tip of the Red Giant Branch Distance of 30 Mpc」。筆頭著者はアリゾナ州立大学のTim Carleton助教授だ。

矮小銀河は、われわれの天の川銀河のような銀河に比べて、星の数がはるかに少ない。天の川銀河にどれだけの星があるのか、正確には誰もわからない。しかし、理にかなった推定では、その上限は約4000億個とされている。一方、PEARLSDGのような矮小銀河には、最大で約1億個の星が含まれている。

PEARLSDGが珍しいのは、星形成がないことに加えて、もうひとつの理由がある。JWSTは、矮小銀河内の赤色巨星分枝 (RGB) を個々に識別することができる。それは、JWSTの観測波長では星が明るいからだ。JWSTの観測波長では星が明るく見えるので、PEARLSDGは個々の星を見ることができる最も遠い銀河のひとつなのだ。

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JWSTは、この研究からの画像に示されているように、矮小銀河の個々の星を識別することができた (Credit: Carleton et al.)

個々の赤色巨星分岐(RGB)星を見ることができたことで、矮小銀河の研究がより容易になった。RGB星には固有の明るさがあり、この発見を行った天文学者たちは、銀河の距離(約9,800万光年)を測定することができる。また、恒星の年齢も測定できるため、PEARLSDGの恒星集団は古いことがわかる。もしまだ星が形成されている最中なら、もっと若い星もあるはずだ。

研究者たちは、この矮小銀河は少なくとも10億年間星を形成していないと書いている。その証拠の一つは、銀河からの紫外線エネルギーの欠如である。若い星は強力な紫外線を放射するが、PEARLSDGは低レベルの紫外線しか放射していない。研究者たちは、「その低いレベルの紫外線放射とスペクトル中の輝線の欠如と一致して、我々は非常に低いsSFRを発見し、その星形成が1Gyr以上前に停止したことを示唆する」と説明している。

銀河が星形成を停止した場合、それは静止銀河と呼ばれる。静止銀河では、星形成に使われるガスの供給が止まっている。静止銀河では、星形成に使われるガスの供給が止まっている。通常、静止銀河に隣接する別の銀河が、静止銀河と相互作用して星形成を止めたために起こる。どういうわけか、その相互作用によって静止銀河からガスが剥ぎ取られたり、ガスの流れが乱されたりしている。

しかし、PEARLSDGには近傍銀河がない。

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JWSTのNIRCam装置は、緑枠の領域を撮像しているときに、青枠の矮小銀河PEARLSDGも発見した。(Credit: Carleton et al.)

「このような孤立した静止矮小銀河は、比較的少数のケースを除いては、これまであまり見られなかった。銀河の進化に関する我々の現在の理解からすると、このような銀河が存在することはあまり予想されていないので、この天体を見たことは、銀河形成に関する我々の理論を改善するのに役立ちます。一般的に、矮小銀河は単独で存在し、新しい星を形成し続けているのです」と主執筆者のCarleton氏は述べている。

他の銀河との相互作用は、潮汐剥離によって消光を引き起こす可能性がある。また、ラム圧剥奪や絞め殺しのような他の環境効果もある。しかし、それ以外の原因もある。「しかし、最近、大量の超拡散銀河が観測されたことで、強いフィードバックなどの内部消光メカニズムが開発された。強いフィードバックでは、最も大きく明るい星からの強力なエネルギーが、新しい星の形成に必要なガスを吹き飛ばしてしまう。

PEARLSDGには近傍星が存在しないにもかかわらず、著者らはその結論に慎重である。「とはいえ、過去に他の銀河との相互作用があり、それがPEARLSDGの形成史に影響を与えた可能性を完全に否定することはできない。「しかし、PEARLSDGの後退速度と光度距離は、ハッブル流の中にあることと一致しており、潮汐相互作用の兆候は見られない」。

ハッブルの流れとは、宇宙が膨張するにつれて銀河を互いに後退させるものである。銀河の中には、膨張しているにもかかわらず、他の力が作用して相互作用したり、合体したりするものもある。しかし、この矮小銀河の星形成を妨げるような相互作用があった形跡はない。

銀河同士が相互作用すると、潮汐力によって形が歪み、ガスや塵、星が引き伸ばされた尾や流れができる。しかし、PEARLSDGにはそのような症状は見られない。ごく普通の形をした矮小銀河なのだ。

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Arp273と呼ばれる一対の相互作用銀河。渦巻銀河の大きい方(UGC1810)は、その下にある伴銀河(UGC1813)の重力潮汐力によって、円盤がバラのような形に歪んでいる。 (Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

このような発見は、天文学者を立ち止まらせ、銀河進化のモデルを再考させる。しかし、JWSTは今後も孤立した静穏な矮小銀河を発見していくだろう。より多くの銀河が観測されれば、物事はより明確になり、最終的には説明がつくだろう。

「PEARLSDGの形成史をさらに理解するためには、PEARLSDGの星形成の歴史と、PEARLSDGの周囲に対するダイナミクスのより詳細な分析が必要だが、今回の発見は、多くの孤立した静止銀河が同定されるのを待っている可能性と、JWSTがそのための手段を備えていることを示唆している」と研究者たちは書いている。しかし、今のところは、宇宙の謎がひとつ増えたに過ぎない。

「これは、このような矮小銀河に対する人々の予想に全く反していました」とCarleton 氏は述べている。


この記事は、EVAN GOUGH氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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