銀河衝突の結末をNASAがとらえた、3億光年先

ブラックホールと中性子星が散らばる美しいリング、2つの宇宙望遠鏡が撮影

2018.09.12
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リンゼイ=シャプレー環とも呼ばれる環状銀河AM 0644-741。ハッブルとチャンドラという2つの宇宙望遠鏡で撮影した画像を合成したもの。(PHOTOGRAPH BY NASA)
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 とびうお座の方向、地球から約3億光年のはるか彼方で、2つの渦巻銀河が衝突し、ブラックホールや中性子星が散らばる明るいリングが生まれた。AM 0644-741と呼ばれる環状銀河だ。今回、NASAがこの銀河の精細な画像を発表、銀河を構成する天体についての新たな研究成果が学術誌「Astrophysical Journal」誌に掲載された。

 2つの銀河が衝突するといっても、実際に何かがぶつかり合うことはほとんどない。天体はとても広い範囲に散らばっているので、互いにぶつかるのは非常にまれだ。それでも、重力の効果によって、銀河の姿は大きく変化する。

「環状銀河の画像を見た瞬間、思わず引き込まれました。あまりに鮮烈で、宇宙はどうやってこのような驚異の形を生み出すことができるのだろうと思いました」。研究の共著者で、チャンドラX線センターの天体物理学者であるアントネラ・フルシオーネ氏は、電子メールにそう書いている。(参考記事:「“ルビーの指輪”、うお座極環状銀河」

 この衝突では、小さな銀河がAM 0644-741を完全に通過したことにより、銀河の中心から密度の波が広がり、重力場が変化したようだ。池に石を投げ込むと波ができるのと同じような現象だ。AM 0644-741を横切った銀河は、画像の左下に映っている銀河だと考えられている。(参考記事:「重力波検出に成功、30億年前のブラックホール衝突」

「波によって、星々の軌道は外側にずれ、銀河やその周辺のガスが圧縮されます。そのようにして生じた密度の高いガスがある点まで到達すると、新しい天体が生まれるのです」。研究の共著者の一人で、イタリア国立天体物理学研究所(INAF)ブレラ天文台の天文学者アナ・ウォルター氏は、電子メールでそう説明している。

 新しく誕生した天体たちとともに、元からあった星々も外側に移動し、リング状の構造ができた。それがこの環状銀河だ。1960年にこの銀河を発見した2人の天文学者エリック・リンゼイ氏とハーロー・シャプレー氏にちなみ、リンゼイ=シャプレー環とも呼ばれている。

X線画像と可視光画像を組み合わせたアニメーション。暗くなったときに見える赤紫色の点光源が、チャンドラX線望遠鏡が撮影したX線源。リング状の構造がよく見えるのが、X線源にハッブル宇宙望遠鏡の可視光画像を重ねたもの。(Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/A. Wolter et al; Optical: NASA/STScI)

 上の写真は、チャンドラX線望遠鏡でとらえたX線の画像と、ハッブル宇宙望遠鏡で撮影した可視光画像を合成したものだ。環状に散らばって見える赤紫色の明るい点がX線源で、これは中間質量ブラックホールか中性子星によるものである可能性が高いという(中間質量ブラックホールは、恒星質量ブラックホールよりはるかに大きいが、超大質量ブラックホールよりはるかに小さいブラックホールのこと)。(参考記事:「太陽の120億倍、説明不能なブラックホール発見」

 こうした画像は、それ自体の謎を解くことにつながるだけでない。約40億年後、天の川銀河が隣の渦巻銀河であるアンドロメダ銀河と衝突するときに、どんなことが起きるのかを知る手がかりになるかもしれない。「X線源をたくさん探すことは、そういった問いの答えを見つけることにつながります。そして、星がどのように生まれ、生き、死んでいくのかにも迫ることができます」と、ウォルター氏は語る。(参考記事:「天の川銀河に1万個のブラックホール?研究成果」

 科学的事実の解明もさることながら、こうした画像は私たちに驚異の気持ちを起こさせてくれる。フルシオーネ氏はこう書いている。「若いころ、このような画像を見て天文学者になろうと思いました。そして今も、仕事をしながら胸を躍らせています」

ギャラリー:ハッブル望遠鏡 50の傑作画像(写真クリックでギャラリーページへ)
M51の広視野画像  NASA,ESA,S.BECKWITH(STSCI),AND THE HUBBLE HERITAGE TEAM(STSCI/AURA)

文=NICK LUNN/訳=鈴木和博

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