超広視野面分光観測装置「MUSE」が発見した宇宙の欠損物質の一部

MUSE装置が発見した宇宙の欠損物質の一部天文・宇宙
©Miguel Claro / ESO

銀河は、銀河風1銀河内部から外部に向けてガスが大規模に噴き出す現象。銀河内でスターバーストが起こり、短時間に多数の超新星が爆発すると、そのエネルギーで銀河内のガスが熱せられ、重力を振り切って外へ噴き出す。これを風になぞらえて銀河風という。によって外部環境と物質を交換しています。

超大型望遠鏡に搭載されたMUSE装置2MUSEは、Multi Unit Spectroscopic Explorerの略で、遠方の宇宙を探索するために設計された3次元分光器です。リヨン天体物理研究センター(CNRS/Université Claude Bernard-Lyon 1/ENS de Lyon)が建設を担当しました。は、この銀河や星雲間の物質交換の原動力となっている銀河風の分布を初めて明らかにしました。

この観測により、宇宙の欠損物質の一部が発見されました。

銀河は、恒星の爆発によって生じる銀河風によって、外部環境と物質を受け取り、交換することができます。ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡に搭載されたMUSE装置のおかげで、フランスのCNRS3フランス国立科学研究センターとクロード・ベルナール・リヨン第1大学4このプロジェクトには、リヨン天体物理研究センター(CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon)、Galaxies, étoiles, physique, instrumentation 研究所(CNRS/Observatoire de Paris – PSL)、天体物理学・惑星学研究所(CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier/CNES)の研究者が参加しました。を中心とする国際研究チームは、銀河風の地図を初めて作成することができました。このユニークな観測は、2021年9月16日付のMNRAS誌に掲載された研究で詳述されていますが、宇宙の欠損物質の一部がどこにあるのかを明らかにし、銀河の周りで星雲が形成される様子を観察するのに役立ちました。

銀河は、宇宙に浮かぶ星の島のようなもので、周期表の元素で構成される通常の物質(バリオン物質5バリオンとは、陽子や中性子などの3つのクォークで構成される粒子のこと。バリオンは、陽子や中性子などの3つのクォークで構成される粒子で、原子や分子をはじめ、目に見える宇宙のあらゆる構造物(星、銀河、銀河団など)を構成しています。これまで観測されていなかった「消えた」バリオンは、未知の非バリオン物質である「暗黒物質」と区別する必要があります。)と、組成が不明な暗黒物質を持っています。銀河の形成を理解する上での大きな問題の一つは、銀河の通常の物質を構成するバリオンの約80%が欠落していることです。モデルによると、これらのバリオンは、恒星の爆発によって生じた銀河風によって、銀河から銀河間空間に放出されたと考えられています。

MUSEによる宇宙の一部の観測 左:クエーサーと今回の研究対象である銀河Gal1の境界線。 中央:マグネシウムでできた星雲を大きさで表したもの 。右:星雲とGal1銀河の重ね合わせ。 © Johannes Zabl

フランスのCNRSおよびクロード・ベルナール・リヨン第1大学の研究者が率いる国際チーム6本研究は、セントメリーズ大学(カナダ)、ポツダム大学(ドイツ)、ライデン大学(オランダ)、ジュネーブ大学(スイス)、チューリッヒ連邦工科大学(スイス)、大学間天文学・天体物理学センター(インド)、ポルト大学(ポルトガル)の研究者が参加して行われました。は、MUSE装置を用いて、形成中の若い銀河と星雲(ガスと星間塵の雲)の間でやり取りされる銀河風の詳細な地図を作成することに成功しました。

銀河系Gal1の観測に成功したのは、クエーサー7最も明るい部類の活動銀河核(AGN)。もともとは、恒星(点源)のように見える天体(quasi-stellar object)という意味の英語から作られた造語であり、日本語では準星あるいは準恒星状天体と訳されることもある。が近くにあったためで、クエーサーは研究者たちを研究領域に導く「灯台」の役割を果たしました。また、この銀河の周囲にある星雲の観測も計画されていましたが、星雲の明るさが不明であったため、当初は観測の成功が危ぶまれていました。

しかし、銀河とクエーサーの位置関係がぴったり合ったことと、銀河風によるガス交換が発見されたことで、独自の地図を作成することができました。これにより、宇宙に不足しているバリオンの一つであるマグネシウムを同時に放出・吸収している形成中の星雲を、Gal1銀河で初めて観測することができました。

このような通常物質の星雲は、近宇宙では知られていますが、若い形成中の銀河ではその存在が想定されていました。

このように、宇宙に存在しないバリオンの一部を発見したことで、通常の物質の80-90%が銀河の外に存在することが確認され、銀河の進化のモデルを拡張するのに役立つ観測結果となりました。

Published by CNRS. Johannes Zabl et al, MusE GAs FLOw and Wind (MEGAFLOW) VIII. Discovery of a Mgii emission halo probed by a quasar sightline, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2021). DOI: 10.1093/mnras/stab2165
タイトルとURLをコピーしました