銀河形成のシナリオにはない、初期宇宙で回転する円盤銀河を発見!

Image Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Neeleman; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

この画像は、アルマ望遠鏡がとらえた銀河DLA0817gです。研究チームではDLA0817gを、天文学者の故アーサー・ヴォルフェの名にちなんで「ヴォルフェ円盤」と呼んでいます。

ヴォルフェ円盤は、宇宙の年齢が現在の10%に満たない時代に存在した回転円盤銀河です。今回、アルマ望遠鏡の観測によって、秒速272kmもの速度で回転していることが分かりました。これは私たちの天の川銀河に匹敵する回転速度です。

「これまでの観測でもガスが豊富な回転する円盤銀河の存在は示唆されていました。アルマ望遠鏡の観測によって、誕生後15億年に満たない宇宙で、すでにそのような銀河が存在していた明確な証拠が得られました」と研究チームのマーセル・ニールマン氏は述べています。

初期の宇宙では、銀河どうしは激しい合体を繰り返していたため、回転円盤銀河のような秩序ある姿になるのは簡単ではありません。多くの銀河形成のシナリオでは、銀河が円盤状になるのは宇宙誕生60億年後くらいになってからだと考えられていました。それにもかかわらず今回、宇宙が誕生して15億年にも満たない時期に回転円盤銀河が確認されたのです。

研究チームのゼビエル・プロチャスカ氏は「我々は、ヴォルフェ円盤が冷たいガスが安定的に降着することで成長してきたと考えています。しかし、比較的安定した回転円盤を維持しつつ、これほどの質量の円盤に成長したのかは謎のまま残っています」と述べています。

研究チームではまた、アメリカにある電波干渉計カール・ジャンスキーVLAとハッブル宇宙望遠鏡で、ヴォルフェ円盤の観測を行いました。「ヴォルフェ円盤での星形成率は、少なくとも天の川銀河よりも10倍高い値でした」とプロチャスカ氏。「初期の宇宙で最も生産性の高い円盤銀河の1つに違いありません」

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Neeleman; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; NASA/ESA Hubble

左はVLA(緑)とハッブル宇宙望遠鏡(青)、右はアルマ望遠鏡(赤)とハッブル宇宙望遠鏡(青)でとらえたヴォルフェ円盤。アルマ望遠鏡は原子ガスと塵、VLAは分子ガス、ハッブル宇宙望遠鏡は大質量星の分布を示しています。

ヴォルフェ円盤は2017年にアルマ望遠鏡で発見されました。より遠方のクエーサーからの光の一部が、ヴォルフェ円盤を取り囲む水素ガスを通過する際に吸収されていたのです。銀河が放つ光を直接とらえる方法では、初期宇宙にある(遠方の)銀河の場合、観測できるのはきわめて強い光を放っている銀河に限られます。しかし光の吸収を利用する方法なら、初期宇宙にある、より暗い“普通の”銀河を発見できます。

「吸収を利用した方法でヴォルフェ円盤を発見したことは、この天体が初期宇宙で一般的だったことを示しています」とニールマン氏。「アルマ望遠鏡による最新の観測でヴォルフェ円盤が回転していることが示されました。初期宇宙で回転銀河がこれまで考えていたほど珍しいものではなく、そのような天体がもっとたくさんあると考えられます」

Image Credit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

ヴォルフェ円盤の想像図。左上には遠方のクエーサーが描かれています。ヴォルフェ円盤は、クエーサーの光の一部が吸収されたことで発見されました。

https://public.nrao.edu/news/alma-discovers-massive-rotating-disk-in-early-universe/

https://alma-telescope.jp/news/wolfedisk-202005

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