銀河団の向かい風で、星の光が消えた銀河

【2021年12月13日 すばる望遠鏡】

「超淡銀河（Ultra Diffuse Galaxy）」はその名のとおり非常に薄く広がった銀河で、大きさは天の川銀河と同じくらいでも星の数は100分の1以下であり、新たな星形成の兆候も見られない。銀河質量の大半を光で観測できない暗黒物質が占めていると考えられ、「超暗黒銀河」と呼ばれていたこともある。2015年にかみのけ座銀河団の中に854個もの超淡銀河が見つかったことで注目を浴びるようになったが、銀河団のメンバーの約8割は超淡銀河と矮小楕円銀河（通常の銀河より小さいが、星が密集している分だけ超淡銀河よりは明るい）が占めていると考えられている。つまり、目立たないが、ありふれた存在なのだ。

すばる望遠鏡が撮影した、かみのけ座銀河団の中心付近（6分角×6分角の領域）。黄色と緑の丸で囲まれているのが超淡銀河（提供：国立天文台）

ありふれてはいるが、超淡銀河の起源と進化はよくわかっていない。ただ、星形成が起こらないということは、星の材料となるガスが不足しているはずだ。材料不足のまま生まれて現在に至った可能性もあるし、銀河の内部（超新星爆発などによる膨張）や外部（他の銀河との接近によるはぎ取り）の要因でガス欠になった可能性もある。

露・モスクワ大学のKirill Grishinさんたちの国際研究チームは、ガスで満たされた銀河団の中を移動する銀河が「向かい風」によって超淡銀河になるとする研究結果を発表した。Grishinさんたちはまず、かみのけ座銀河団とヘルクレス座の銀河団Abell 2147に含まれる銀河のなかから、平均年齢が15億年以下と比較的若い星で構成されているが現在は星形成が見られない、薄く広がった銀河を11個選び出した。このような銀河はやがて星の数が減り、超淡銀河に進化していくと考えられる。

これらをすばる望遠鏡の主焦点カメラ「シュプリーム・カム」と「ハイパー・シュプリーム・カム（HSC）」のアーカイブ画像で確認したところ、11個全てに尾のような構造が見られた。銀河団ガスの中で動くことによる向かい風で銀河のガスがはぎ取られたことを示す構造だ。

さらに、米・アリゾナ州の口径6.5mのMMT望遠鏡で各銀河を分光観測したところ、ほとんどの星が約10億年前から2億年前の間に形成されていたことがわかった。まさにこの期間に、これらの銀河は銀河団の中心領域へと移動していたのだと考えられる。向かい風は銀河ガスの多くを奪うと同時に、一部を圧縮して爆発的な星形成をうながす効果もあるからだ。

研究チームの統計的な推定によれば、かみのけ座銀河団にある超淡銀河の約半数が、銀河団ガスの向かい風によって作られたらしい。

かみのけ座銀河団の中で、超淡銀河に進化する各段階に相当すると思われる銀河。(a) 銀河団中心部の重力にとらえられる前の渦巻銀河。(b) 中心部へ落下し、爆発的星形成が進む一方でガスをはぎ取られている銀河。(c) 今回の研究対象となった銀河の一つ。星形成とガスのはぎ取りが終わり、名残の尾が見られる。(d) 超淡銀河（提供：Kirill Grishin, Legacy Surveys / D. Lang (Perimeter Institute), NAOJ, CFHT, ESO）