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銀河考古学


ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した小マゼラン雲の星形成領域。生まれたばかりの恒星からの強烈な放射により周囲のガス雲が吹き飛ばされている。

天の川銀河、100億年前に小銀河をのみ込んだ

現代の銀河を逆向きに動く星々、実は衝突した銀河の名残だった

今から100億年前、私たちの太陽系を含む天の川銀河(銀河系)に、小さな銀河が衝突した。最近になって、銀河系の星々の中に、この矮小銀河の名残が発見された。高性能の望遠鏡があれば、地球から見上げる夜空にその矮小銀河の星々が輝いて見える。この星々は現在、太陽からそう遠くない、銀河を包むハローの中に落ち着いている。

研究者らは、この星々の奇妙な運動をさかのぼることで、はるかな昔に矮小銀河との衝突があったことを明らかにした。

11月1日付け科学誌「ネイチャー」に論文を発表したオランダ、フローニンゲン大学の天文学者アミナ・ヘルミ氏は、「これらの恒星は銀河系のほとんどの恒星とは逆方向に動いています」と言う。

銀河どうしの衝突は特にめずらしいものではない。宇宙望遠鏡があれば、巨大な銀河どうしが融合する現場を見ることができる。銀河どうしの衝突は、一見、非常に激しい現象のように思われるが、宇宙は広大で、恒星どうしは遠く離れているため、恒星どうしが衝突して消滅するようなことはほとんどない。それよりは、巨大な銀河が小さな銀河を捕まえてのみ込み、さらに大きくなることの方が多い。

銀河どうしの衝突についての研究は進んでいるが、2つの大きな問題が残っている。1つは、このような衝突はどのくらいの頻度で起こるのかという問題だ。もう1つは、今ある銀河は2、3回の大規模な衝突によって形成されたのか、それとも小規模な衝突を何度も繰り返しながら形成されたのかという問題だ。

「銀河系の歴史を再現したいのです。家系図を作りたいのです」とヘルミ氏は言う。このような研究は「銀河考古学」と呼ばれる。



矮小銀河ガイア-エンケラドス(赤)をのみ込む銀河系(白)。

奇妙な星々

私たちの銀河系がこれまでに数個の銀河をのみ込んできたことは明らかになっている。銀河系の円盤のまわりに20本以上たなびいている星々の帯や、奇妙な運動をする恒星や、奇妙な組成をもつ恒星は、こうした銀河系の食欲の旺盛さを物語っている。また、南天の星座ケンタウルス座にあるオメガ・ケンタウリ星団という不思議な星団は、のみ込まれた後の銀河の核だと考えられている。

近年は、欧州宇宙機関(ESA)のガイア宇宙望遠鏡が銀河系の近隣の10億個以上の恒星の位置と運動を詳細に調べ、新たな手がかりをもたらしている。今年公開された最新のガイア・カタログを見たヘルミ氏らは、銀河系の核のまわりを回る星々の運動に逆行する星々の集団があることに気づいた。銀河系内で生まれた恒星なら、ほかの星々と同じ方向に回っているはずだ。

ヘルミ氏らの発見はそれだけではなかった。

「化学組成を調べたところ、この星々は『化学空間』の中で別の系列を作っていました」とヘルミ氏は言う。「このような系列は、銀河系より小さな銀河で形成された恒星にしか見られません」

銀河系の多くの恒星と化学的に異なる恒星は、銀河系のハロー(銀河全体を包み込むように希薄な天体群が球状に分布している領域)にあることが多い。

研究チームが調べたところ、小さな銀河と衝突した場合のシミュレーション結果と合致していた。研究チームは、銀河系内を逆行する奇妙な組成の星々の年齢にもとづき、衝突が起きたのは約100億年前と計算した。矮小銀河の大きさは、現在の伴銀河である大マゼラン雲と同程度だったと考えられる。

ヘルミ氏らは、この矮小銀河に「ガイア-エンケラドス」という名前をつけた。ギリシャ神話の地母神ガイアと、彼女と天空神ウラヌスの間に生まれた息子エンケラドスにちなんだ名前だ。

旺盛な食欲

米アリゾナ大学の天体物理学者ガーティナ・ベスラ氏は、「この論文は、銀河系のハローと、銀河どうしの共食いとの関連を示すものです」と言う。「ハローは、破壊的な出来事によって操られているようです」

こうした出来事は、想像もできないほど昔の話のように思われるかもしれない。しかし、私たちが見上げる夜空は今でも衝突する銀河によって形作られていて、この変化は今後何十億年も続くはずだ。その例が、今は銀河系の伴銀河になっている大マゼラン雲と小マゼラン雲である。ベスラ氏によると、南天に控えめに輝くこの2つの小さな銀河は、つい最近、お互いに衝突した。このことは大マゼラン雲に向かって動いてゆく恒星の小さな流れによってわかるという。

研究者のシミュレーションによると、約20億年後には銀河系が大マゼラン雲をのみ込み、南天の空から永遠に消してしまうという。その後、小マゼラン雲も同じ運命をたどるだろう。

「銀河系の円盤とハローの構造は再び変化するでしょう」とベスラ氏は言う。

途方もない話だと思われるだろうか? しかし、50億年後には銀河系は隣人である巨大なアンドロメダ星雲と衝突する。現在時速40万キロの猛スピードで接近しつつある2つの銀河は、やがて融合し、地球から見上げる夜空を永遠に変えてしまうだろう。私たちが故郷と呼んでいる岩石惑星に、心を持つものがまだ残っていたらの話であるが。




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