見慣れた銀河を鋭く捉え直す
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡とハッブル宇宙望遠鏡の合成画像により、天文学者は恒星形成が銀河の内部をどのように作り変えるかを、より近くから観察できるようになった。対象は、おおぐま座にある約3100万光年先の渦巻銀河、別名メシエ51の渦状腕の一つである。
この画像は5月6日に公開され、同日発表された Nature Astronomy のより大きな研究の一部だ。提供された報道によると、観測は、大きな恒星集団ほど小さな集団よりも、誕生雲をはるかに早く離れることを示している。この発見は、天文学の長年の問い、つまり高密度のガスと塵の雲の中で星が形成された直後に何が起こるのか、に直接つながる。
2つの望遠鏡が合わせて示すもの
この結果の強みは、2つの観測機関の長所を組み合わせた点にある。ハッブルは可視光で精細な画像を提供し、ウェッブは赤外線を見ることで、塵の向こうに隠れているはずの恒星も検出できる。恒星形成が厚い雲に包まれた銀河では、これは非常に重要だ。
得られた画像には、渦状腕を横切る赤橙色のガスと塵の筋が伸び、その内側で青い泡が輝いている。明るい白い星団は、ガスに隙間が開いた場所に現れる。物理的には、この画像は一つの移行を捉えている。恒星は遮蔽する物質の中で生まれ、その後、その放射、恒星風、そして最終的な超新星活動が、その物質を押しのけ始める。
この過程は恒星フィードバックと呼ばれ、銀河進化を調整する主要な仕組みの一つだ。銀河のガスがすべて星になるわけではない。若い恒星が周囲へエネルギーを注ぎ始めると、近傍領域のさらなる崩壊を止め、誕生雲を散らし、将来の恒星形成の速度やパターンを変えうる。
なぜこれは単なる美しい画像以上なのか
渦巻銀河は、その螺旋構造が際立っており、銀河系外天体としては比較的近いことから、長く天文学の人気対象であり続けてきた。しかし今回の画像の重要性は、見た目だけでなく分析面にある。複数の波長で観測し、異なる星団を比較することで、天文学者は若い恒星集団が誕生雲からどれほど速く現れるのか、またそれが星団の大きさによってどう変わるのかを推定し始められる。
提供された報道は、大きな恒星集団ほど小さなものよりも誕生雲を早く離れると述べている。これは、大質量の恒星集団の周囲では局所環境がより効率的に掃き清められることを意味する。おそらく、強い恒星風、紫外線放射、そして後に起こる超新星の影響がより強烈だからだ。言い換えれば、多くの恒星が協力して働くほど、周囲はより速く作り変えられる。
これは同じフィードバックの循環が初期宇宙にも影響したから重要だ。今日、星団がどのようにガスを払いのけるかを理解することは、宇宙がより若く、より高密度で、より活発に恒星を生んでいた時代に銀河がどう進化したかを解釈する助けになる。
フィードバックが働く様子の可視的な記録
この画像は理論をイメージしやすくする。ガスと塵がなお支配的な場所では、恒星形成は一部隠れたままだ。一方、泡や空隙が現れる場所では、フィードバックがすでに物質に通路を刻んでいる。白い星団は、恒星がもはや完全には包まれていない場所を示す。ウェッブの赤外線感度はここで特に有用で、塵に埋もれたままの恒星を明らかにし、それらの隠れた集団をより大きな全体像につなげられる。
埋もれた恒星、可視の星団、そして掃き清められた空洞の間のこうしたつながりにより、天文学者は恒星形成のタイムラインをより連続的に見ることができる。孤立した段階を見るのではなく、雲の崩壊から出現、そして環境の攪乱へと続く一連の流れを追跡できる。
この研究が加えるもの
この研究が恒星誕生のすべての謎を解くわけではないが、重要な一部分をより鮮明にする。すなわち、新しく生まれた恒星と、それを生んだ物質との最初の関係だ。この関係をより正確に測定できれば、銀河が恒星形成を維持したり抑制したりする仕組みのモデルは、より信頼できるものになる。
その意味で、今回の渦巻銀河の新画像は、強力な2台の宇宙望遠鏡の見せ場以上のものだ。見慣れた渦状腕をフィードバック物理の実験室へと変える研究ツールなのである。異なる速度で星団が周囲を抜け出し、掃き清めていく様子を示すことで、この観測は天文学者を、銀河が宇宙時間のなかでどのように自己調整しているのかを理解する地点へ近づけている。
この記事は Live Science の報道に基づいています。元記事を読む。
Originally published on livescience.com