天文学者らは、激しい星の形成と複雑な構造を特徴とする近くの活動渦巻銀河であるスカルプター銀河のこれまでで最も詳細な図を作成しました。研究者チームは、チリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡を使用し、何千色もの光を集めて銀河の巨大な地図を作成しました。その結果、銀河を構成するガス、星、塵の詳細な記録が得られ、その洞察はすでに宇宙に対する私たちの理解を変えつつあります。
データは、空の各点から画像とスペクトルの両方をキャプチャできる機器である MUSE (Multi Unit Spectroscope Explorer) を使用した 50 時間以上の観測から得られます。科学者たちは銀河をただ写真に撮るのではなく、その光を詳細に記録し、銀河が何でできているか、どのように動くか、そして星がどこで形成され消滅するのかを知るために分解しました。
「銀河は信じられないほど複雑なシステムであり、私たちはまだ理解するのに苦労しています」と、天文学と天体物理学に掲載された新しい研究を主導したヨーロッパ南天天文台の天文学者エンリコ・コンギウ氏は述べています。 .
スイートスポットにある銀河
スカルプター銀河は、私たちの天の川銀河に最も近い大質量星形成銀河の 1 つで、わずか 1,100 万光年離れた南半球のスカルプター星座にあります。双眼鏡でも見えます。その幅はおよそ 90,000 ～ 100,000 光年あり、その規模は天の川に匹敵します。天の川とは異なり、スカルプターはスターバースト期にあり、毎年新しい星が形成されます。
しかし、本当に特別なのはその大きさと近さだとコンギウ氏は言う。 「内部構造を解明し、その構成要素を信じられないほど詳細に研究できるほど、非常に近いです」と彼は言いました。 「しかし同時に、システム全体として見ることができるほど十分に大きい。」
このバランスにより、コンギウのチームは、私たちの銀河を超えてこれまでに組み立てられた中で最も詳細で広大な分光地図の 1 つを作成することができました。 50 時間の観測と 100 回以上の個別の露出を経て、彼らは 900 万近くのスペクトルを捕捉する 300 ギガバイトのモザイクをつなぎ合わせました。それぞれのスペクトルは、小さな空間内の元素と活動の特徴です。
銀河は、ガス、塵、星からの放射の虹の中で輝きます。これらの構成要素のそれぞれは、特定の波長で光を放射し、指紋によってその年齢、動き、化学組成が明らかになります。ほとんどの望遠鏡画像では、この光が目に見えるいくつかの色に減光されます。 MUSE は数千ものレコードを記録します。
Sculptor の結果として得られたイメージは、星の誕生と死を描いた万華鏡です。明るいピンク色は、輝く水素によって照らされた星形成領域を追跡します。青のかけらは、死につつある星の周囲の酸素を豊富に含む殻を強調表示します。銀河の中心近くの白い漏斗は、中心のブラック ホールによって外側に吹き出されたガスの噴水を示しています。
研究論文の共著者であるハイデルベルク大学のキャスリン・クレッケル氏は、「ズームインして、星が形成される個々の領域をほぼ個々の星のスケールで研究することができる」と述べた。 「しかし、ズームアウトして銀河全体を研究することもできます。」
広帯域画像と MUSE データ キューブから抽出された輝線マップを組み合わせて生成された NGC 253 のカラー画像。クレジット:天文学と天体物理学 死につつある星の銀河系人口調査
この研究の主な成果の 1 つは、500 を超える惑星状星雲のカタログです。これらの輝くガスの雲は、初期の望遠鏡での惑星のような外観にちなんで名付けられましたが、まったく惑星ではありません。それらは、死にゆく星によって放出された星屑の儚い彫刻であり、何万年も続きます。
天の川銀河の向こうにあるほとんどの銀河では、天文学者は幸運にも数十個の銀河を検出できます。ハイデルベルク大学の博士課程の学生で共著者のファビアン・ショイアマン氏は、「銀河系の近隣を越えると、通常、銀河あたりの検出件数は 100 件未満です」と述べています。
しかし、Sculptor でチームは何百もの光度を発見し、この銀河用にこれまでに作成された中で最も堅牢な惑星状星雲光度関数 (PNLF)、つまり距離の推定に使用できる一種の明るさプロファイルを構築することができました。
オハイオ州立大学の天文学者で研究共著者のアダム・リロイ氏は、「惑星状星雲を見つけることで、銀河までの距離を確認することができます。これは、銀河の残りの研究が依存する重要な情報です」と述べています。
彫刻家との距離を再考する
この測定結果も驚きをもたらしました。惑星状星雲に基づいて、研究者らはスカルプターがこれまで考えられていたよりも遠くにある可能性があることを発見しました。約 410 万パーセク (約 1,340 万光年)、これは赤色巨星を使用した以前の推定よりも 17% 遠いです。
なぜ矛盾が生じるのでしょうか? Congiu 氏と彼のチームは、原因は塵であると示唆しています。スカルプターは地球からほぼ真正面から見られ、その密集した螺旋腕には星間煤の黒い糸が絡みついています。この塵は星や惑星状星雲からの光を同様に暗くし、実際よりも暗く、したがって遠くに見えるようにします。
彼らはまた、特に塵が多い銀河の中心領域では、距離の推定値がさらに膨らんでいることも発見した。外側の円盤を分離することで、チームはコンセンサス値にはるかに近い距離を回復しました。
結局のところ、このプロジェクトを際立たせているのは、その奥深さだけではなく、多様性にあります。この地図は、世界中の科学者が何年にもわたってマイニングできるデータセットです。
銀河のスナップショットは、Sculptor ですでに形成されている星のマップに重ねられ、ピンクとブルーの組み合わせが作成されました。クレジット:E. Congiu/ESOこれは、天文学者がガスがどのように銀河を流れるのか、ガスがどのように冷えて凝縮して新しい星を形成するのか、超新星やブラック ホールがどのように物質を吹き飛ばすのか、つまり宇宙の進化を促進する銀河サイクルを追跡するのに役立ちます。
「このような小さなプロセスが、全体の大きさが何千倍も大きい銀河にどのようにしてこれほど大きな影響を与えることができるのかは、依然として謎です」とコンギウ氏は述べています。
チームの研究は、美しい写真を超えて、実証的でデータが豊富な宇宙の地図帳を構築するという、天文学における成長運動の一環です。 MUSE 装置を使った同様の取り組みは、近くにある他の銀河をターゲットにしていますが、スカルプター モザイクのスケールに匹敵するものはほとんどありません。
今のところ、Sculptor は宇宙の実験室として輝き、それが私たちに提供するデータはその光と同じくらい明るく輝くでしょう。
