新しく発表された研究は、星によって引き起こされる強力な風が銀河を消滅させる可能性があり、宇宙の歴史の初期段階で新しい星の生成を妨げることを示しています。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) からのデータに基づくこの発見は、銀河の進化に関する新たな洞察を提供します。
単一の巨大な構造への合体につながる銀河間の衝突のプロセスでは、星の形成を阻害するガスの噴流が放出され、これらの天体クラスターの「死」を引き起こす可能性もあります。この複雑な宇宙の相互作用は、銀河がどのように進化するかについての理解を再定義します。
この力学は初期宇宙の謎に光を当てる可能性があり、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) によるいくつかの観測により、ビッグバンからわずか 10 億年の間に驚くほど大きくなった銀河が検出されました。同様に予想外だったのは、これらの銀河の多くは既に星の生成を停止し、約 10 億年後には活動を停止していたことです。
過去には銀河風が銀河を「殺す」原因であると考えられていたが、天文学者らはこのプロセスが実際に宇宙の遠い段階での星の形成を抑制する可能性があるという直接的な証拠を欠いていた。さて、国際チームが6月10日に英国王立天文学協会誌「Monthly Notices」に発表した新たな研究では、星が生成するガス流がどのようにして銀河を消滅させ、JWSTが観測した不活性構造を形成するのかが説明されている。
宇宙初期のガス漏れ検出
科学者たちは、ビッグバンから 10 億年後に存在した CRISTAL-02 として知られる銀河系を調査するために、チリのアタカマ砂漠にあるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA) 電波望遠鏡と JWST を組み合わせて使用しました。徹底的な分析により、彼の活動に関する重要な詳細が明らかになりました。
CRISTAL-02 は太陽の質量の 100 億倍を超える恒星の質量を持ち、複数の銀河間の合体が進んだ段階にあります。さらに、このシステムには巨大なガスのプルームがあり、その距離は銀河系そのものにほぼ等しい距離にまで伸びており、秒速数百キロメートルで宇宙に逃げています。
研究著者らが説明しているように、15億個の太陽質量からなるこの巨大な流れは、星の形成と星の死の激しい爆発によって引き起こされているようだ。どちらの現象も銀河衝突中に発生し、大きなガス雲が圧縮され、数百万年ごとに激しい超新星爆発で崩壊する巨大な星を含む新しい星の誕生を引き起こします。これらの若い星とその死にかけている姉たちが放つ強力な放射性の風は、重力崩壊して新しい星が誕生する前に、冷たい分子ガスのポケットにエネルギーを与えて分散させることによって、星の形成を抑制することができます。
オーストラリアのスウィンバーン工科大学の天体物理学者レベッカ・デイビス氏は声明で、「この銀河には強力な風が吹いており、銀河自体が星を形成する速度の2倍の速さで物質を放出している」と述べた。この観測は、これらの風の強さと有効性を浮き彫りにしています。
CRISTAL-02 銀河系は、毎年約 260 個の新しい太陽質量の星を生成している可能性があり、これは同様の質量と年齢の銀河の 3 倍の割合です。しかし、研究者らはまた、太陽質量が年間500個以上失われており、これは典型的な大質量銀河で見られる速度よりも20倍の速さであることも発見した。
カリフォルニア工科大学の観測天文学者アンドレアス・ファイスト氏は、「最初の銀河がどのようにして星の形成を止めたのかについては、あまりわかっていない。今回の研究は、このプロセスが実際に進行していることを直接示している」とライブ・サイエンスへの電子メールで説明した。同氏はさらに、「この流れが続けば、銀河は1億年以内に星を形成するためのガスを使い果たすことになる。天体物理学的に言えば瞬きに過ぎない」と付け加えた。
共通の宇宙現象の証拠
この研究は、銀河の老化、つまり徐々に劣化するプロセスのモデルを提供します。 「原始巨大銀河のほぼ半数は、近くにある他の銀河と相互作用している。これは、これが孤立した現象ではなく、むしろ広く分布した宇宙の出来事であることを示唆している」とデイビス氏は付け加えた。
しかし、これまでのシミュレーションでは、星ではなく活動的なブラックホールからの流れが静止銀河の生成に主に関与している可能性があることが示されていた。星の爆発によって引き起こされる流出は星の形成が停止すると止まりますが、ブラックホールによって発生する流出はその後数億年持続する可能性があります。
このため、研究者らは、CRISTAL-02で観測された流れが、観測時には強力だが不活性だったブラックホールによって生成された可能性を排除できない。現象の複雑さには継続的な調査が必要です。
さらに、科学者たちは、CRISTAL-02の流れを、120億年にわたる他の99個の同様の流れのサンプルと比較し、このフィードバックプロセスが時間の経過とともに進化するかどうかを確認しました。彼らは、銀河の内部特性が変化し、宇宙が拡大し老化したとしても、流れの効率は宇宙の歴史を通じてほぼ一定のままであると結論付けました。さらに、銀河の進化を決定づける初期宇宙のフィードバック機構の境界を定めることは、天文学者が現在の宇宙の外観と挙動を説明しようとする宇宙論的シミュレーションを改善するのに役立つ可能性がある。
「もし多くの初期銀河が衝突して急速な成長を経験すれば、初期宇宙で非常に多くの『死んだ』銀河が見られても驚くべきことではないかもしれない」とデイビス氏は説明した。 「CRYSTAL-02は、なぜこれらの巨大な銀河が早く生きて若くして死ぬのかという謎に対する自然な解決策を提供します。」
このようなプロセスは現在も進行中であり、私たちの銀河系の星が密集したセクターを規制しています。また、天の川銀河が約45億年以内にその最も近い隣のアンドロメダ星と衝突する可能性があることから、その遠い将来を決定する可能性もある。この合併は「おそらくCRISTAL-02で観察されたものと同様の、強烈な恒星風に伴う恒星の爆発を引き起こすだろう」とファイスト氏は電子メールで予測し、このような研究が私たち自身の宇宙の故郷の運命を予測するのにどのように役立つかを強調した。