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米国サイエンス誌に掲載
「銀河団に伸びる高温ガスの巨大な腕の発見」
― 銀河団の進化を解く鍵 ―         

平成25年9月24日

宇宙航空研究開発機構

 マックス・プランク研究所のジェレミー・サンダース(Jeremy Sanders)博士やJAXAインターナショナルトップヤングフェローのオーロラ・シミオネスク(Aurora Simionescu)博士らの研究チームは、アメリカ航空宇宙局(NASA)のチャンドラX線観測衛星と欧州宇宙機関(ESA)のXMMニュートン衛星を用いて、かみのけ座銀河団の中に、高温ガスの巨大な「腕」を多数発見し、米国サイエンス誌に掲載されました。一つの銀河団の中に、このように長い高温ガスの腕が、しかも多数発見されたのは初めてのことです。少なくとも50万光年の長さを持つこれらの腕は、かみのけ座銀河団が、どのように小さな銀河群や銀河団との衝突を経て、宇宙で最も巨大な重力的に結びついた構造の一つになったのかを教えてくれます。
 チャンドラ衛星のデータを詳細に解析して得られたX線画像(赤)と、スローン・デジタル・スカイサーベイの可視光画像(白・青)を重ねることによって得られた新しい画像には、目を見張るような腕の特徴を見て取れます(図1)。

図1: かみのけ座銀河団の中に見つかった、X線で輝く巨大な腕

 X線は、数千万度の高温ガスから放射されます。可視光画像では、高温ガスのわずか1/6の質量しか持たない銀河だけしか分かりません。腕を強調するため、この図には最も明るいX線放射しか表示されていませんが、高温ガスは視野内にまんべんなく存在しているのです。

 これらの腕は、小さな銀河団がかみのけ座銀河団と衝突するときに、かみのけ座銀河団の高温ガスの向かい風によって、銀河からガスがはぎ取られてできたのであろうと、研究者たちは考えています。これはちょうど、ジェットコースターの乗客の帽子が向かい風で飛ばされてしまうのと同じです。

 かみのけ座銀河団は、中心に一つではなく二つの巨大楕円銀河を持つという点で、珍しい銀河団です。これら二つの巨大楕円銀河は、おそらく過去にかみのけ座銀河団と衝突した二つの銀河団の、最も大きい銀河の名残であろうと考えられています。研究者たちはこのほかにも、かみのけ座銀河団の過去の衝突の痕跡を見つけ出しています。

 高温ガスの腕の広がりや、その中での音速(時速約400万キロメートル)から、この新発見された腕は、およそ3億年前にできたのであろうと推定されます。さらにこの腕は、いくぶん滑らかな形をしています。これらの事実は、かみのけ座銀河団内の高温ガスの状態を解き明かすヒントを与えてくれます。ほとんどの理論モデルでは、銀河団同士の衝突が起こると、高温ガスに強い乱流が引き起こされることが予想されます。しかし、今回発見された滑らかな形の長い腕は、かみのけ座銀河団が何度も衝突を起こしたにも関わらず、高温ガスが思いのほか穏やかな状態にあるという驚くべき事実を示しています。

 かみのけ座銀河団内で乱流が弱いのは、銀河団規模の磁場が原因となっていると考えられます。銀河団内の乱流の量を見積もることは宇宙物理学の大きな挑戦の一つです。これまでに様々な見積もりがなされてきましたが、結果に食い違いがみられるため、他の銀河団をさらに観測していく必要があります。

 二つの腕は、ニュートン衛星のデータから、少なくとも150万光年の長さを持つさらに大きな構造と繋がっており、かみのけ座銀河団中心部から200万光年先にある銀河群まで伸びているように見えます。また、ある銀河の後ろには、とても薄い「尾」が見られます。これはおそらく、銀河団や銀河群に加え、一つの銀河からも高温ガスがはぎ取られている証拠でしょう。

 チャンドラ衛星のデータのべ6日分を用いて得られた今回の新しい発見は、米国科学誌「サイエンス」2013年9月20日号に掲載されました。論文の第一著者は Jeremy Sanders (マックス・プランク研究所)、共著者は Andy Fabian(ケンブリッジ大)、Eugene Churazov (マックス・プランク研究所)、Alexander Schekochihin(オックスフォード大)、Aurora Simionescu(JAXA/スタンフォード大)、Stephen Walker(ケンブリッジ大)、Norbert Werner(スタンフォード大)です。

 チャンドラ衛星は、NASA科学ミッション局の決定に基づき、NASAマーシャル宇宙飛行センターによって制作され、スミソニアン天体物理観測所によってサイエンス・フライトオペレーションが行われています。

 JAXA インターナショナルトップヤングフェローシッププログラムは、JAXAが2009年度より設けた研究員制度で、世界からJAXA 宇宙科学研究所で進めている宇宙科学の研究分野において卓越した能力と高い意欲を持つ若手研究者を宇宙科学研究所に招聘し、宇宙科学研究所を研究拠点として世界レベルの研究成果を創出することを目的としたプログラムです。

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