ALMA と JWST は、ギャラクティック ショックが不思議な方法でステファンのクインテットを形作っていることを明らかにします

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) と James Webb Space Telescope (JWST) を使用している天文学者のチームは、Stephan’s Quintet で暖かい水素分子ガスと冷たい分子水素ガスのリサイクル プラントを発見しました。 左: 主な衝撃波の中心に位置するフィールド 6 は、冷たい分子の巨大な雲が分子状水素の暖かい尾部に何度も何度も引き伸ばされるにつれて、暖かい水素ガスと冷たい水素ガスを再利用しています。 中心部: フィールド 5 は、領域の周囲のガスの暖かいエンベロープに供給される高速衝突を特徴とする、暖かい分子状水素ガスの流れによって接続された 2 つの冷たいガス雲を明らかにしました。 右: フィールド 4 は、水素ガスが崩壊し、科学者が形成中の小さな矮小銀河であると信じているものを形成する、より安定した乱流の少ない環境を明らかにしました。 クレジット: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/JWST/ P. Appleton (Caltech)、B.Saxton (NRAO/AUI/NSF)

侵入銀河とステファンのクインテットとの間の激しい衝突から生じる衝撃波は、乱流が銀河間媒体のガスにどのように影響するかを天文学者が理解するのに役立っています。

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) と James Webb Space Telescope (JWST) による新しい観測により、天の川銀河の数倍の大きさのソニック ブームが、温冷水素分子ガスのリサイクル プラントを始動させたことが明らかになりました。 さらに、科学者たちは、巨大な雲が暖かいガスの霧に分裂し、2 つの雲が衝突して周囲に暖かいガスのしぶきが形成され、新しい銀河が形成されることを発見しました。

これらの観測結果は、本日、ワシントン州シアトルで開催された第 241 回アメリカ天文学会 (AAS) の記者会見で発表されました。

Stephan’s Quintet は 5 つの銀河 (NGC 7317、NGC 7318a、NGC 7318b、NGC 7319、および NGC 7320) のグループであり、通常、地球から約 2 億 7000 万光年離れたペガサス座にあります。 このグループは、銀河の衝突とその周辺環境への影響を研究するための原始的な実験室を提供しています。 通常、銀河の衝突と合体は星形成のバーストを引き起こします。 ステファンのクインテットではそうではありません。 代わりに、この暴力的な活動は、銀河から離れた銀河間媒体で行われており、視界を遮る星の形成がほとんどまたはまったくない場所にあります。

宇宙へのそのきれいな窓により、天文学者は、銀河の 1 つである NGC 7318b が約 800 km/秒の相対速度でグループに激しく侵入するときに何が起こっているかを見ることができました。 その速度では、地球から月への移動はわずか 8 分です。

「この侵入者がグループに衝突すると、他の2つの銀河間の以前の相互作用によって引き起こされた可能性が高い古いガスストリーマーと衝突し、巨大な衝撃波を形成しています」と天文学者でシニアのフィリップ・アップルトンは言いました.カリフォルニア工科大学の赤外線処理および分析センター (IPAC) の科学者であり、プロジェクトの主任研究者です。

衝撃波がこの塊状のストリーマーを通過するとき、非常に乱れた、または不安定な冷却層が作成されます.予期しない構造と水素分子ガスの循環が見られるのは、この激しい活動の影響を受ける領域です.これは重要です.水素分子は、最終的に星を形成する可能性のある原材料を形成するため、その運命を理解することで、ステファンの五重奏団と銀河全般の進化についてより多くのことを知ることができます.

米国国立科学財団の国立電波天文台 (NRAO) によって開発されたアルマ望遠鏡のバンド 6 (波長 1.3 mm) 受信機を使用した新しい観測により、科学者は 3 つの重要な領域を非常に詳細に拡大し、初めて明確な画像を構築することができました。水素ガスがどのように移動し、継続的に成形されているかの写真。






天文学者は、アタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA) とジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) を使用して、ステファンのクインテットで何が起こっているかを明らかにしました。そこでは、高温、高温、低温の分子ガスが少し奇妙な動きをしています。 このアニメーション ビデオは、観測フィールド 4、5、および 6 を強調しています。チームは、巨大な衝撃波によって引き起こされた乱流が、暖かい分子ガスと冷たい分子ガスのリサイクル プラントを作成し、クインテットの奇妙な構造的挙動を可能にしていることを発見した領域です。 フィールド 6 では、リサイクル プラントの最初の兆候が明らかになりました。この領域では、冷たい分子の巨大な雲が暖かい分子水素ガスの尾部に繰り返し伸びています。 フィールド 5 は、ガスの弾丸が分子雲を突き破ってリングを形成し、2 つの冷たいガス雲を結び付ける高速衝突を衝撃的に明らかにしました。 最も正常なフィールド 4 は、比較的安定した環境であり、小さな矮小銀河の成長を可能にします。 クレジット: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/JWST/ P. Appleton (Caltech)、B.Saxton (NRAO/AUI/NSF)

米国国立科学財団 (NSF) の ALMA 担当プログラム オフィサーである Joe Pesce 氏は、次のように述べています。

フィールド 6 と呼ばれる主な衝撃波の中心にある領域では、冷たい分子の巨大な雲が分解され、暖かい水素分子の長い尾部に引き伸ばされ、これらの同じ段階を繰り返し循環していることが明らかになりました。 「私たちが見ているのは、超高温ガス内の冷たい分子の巨大な雲の崩壊です。興味深いことに、ガスは衝撃に耐えることができず、暖かい段階と冷たい段階を繰り返すだけです」とアップルトンは言いました. 「これらのサイクルはまだ完全には理解されていませんが、ガスがリサイクルされていることはわかっています。なぜなら、尾の長さは、それを構成する雲が破壊されるのにかかる時間よりも長いからです。」

この銀河間のリサイクル プラントだけが、衝撃波によって引き起こされた奇妙な活動ではありません。 フィールド 5 と呼ばれる領域で、科学者は、暖かい水素分子ガスの流れによって接続された 2 つの冷たいガス雲を観察しました。 奇妙なことに、雲の 1 つ (冷たい水素ガスの高速の弾丸が、広がる大きな糸のようなガスのフィラメントと衝突したように見えます) が、突き抜けたときに構造内にリングを作成しました。 この衝突によって引き起こされたエネルギーは、この地域の周りのガスの暖かいエンベロープに供給されていますが、科学者はまだ暖かいガスの詳細な観測データを持っていないため、それが何を意味するのかよくわかりません.

NRAO の天文学者であり、プロジェクトの共同研究者である Bjorn Emonts は、次のように述べています。 「しかし、私たちのデータは、ステファンのクインテットにおける分子ガス雲の衝撃的な挙動と乱流のライフサイクルを理解するための次のステップを踏み出したことを示しています。」

おそらく、最も「正常な」束は、フィールド 4 と呼ばれる領域であり、科学者は、水素ガスが星の円盤に崩壊することを可能にする安定した乱流の少ない環境を発見し、科学者が形成中の小さな矮小銀河であると信じています Institut d’Astrophysique de の研究者である Pierre Guillard 氏は、「フィールド 4 では、既存の高密度ガスの大きな雲が衝撃のために不安定になり、予想どおりに崩壊して新しい星を形成した可能性があります」と述べています。 Paris とプロジェクトの共同研究者は、すべての新しい観測結果が、宇宙における乱気流の影響の理論モデルに重要な意味を持っていると付け加えました。

「ステファンのクインテットの銀河間媒体の衝撃波は、私たち自身の天の川と同じくらい多くの冷たい分子ガスを形成しましたが、予想よりもはるかに遅い速度で星を形成しました.なぜこの物質が無菌であるかを理解することは現実的です.高レベルの乱流と冷たいガスと熱いガスの間の効率的な混合の役割を理解するには、追加の作業が必要です。」

ALMA と JWST は、ギャラクティック ショックが謎の方法でステファンのクインテットを形作っていることを明らかにします

Stephan’s Quintet は 5 つの銀河 (NGC 7317、NGC 7318a、NGC 7318b、NGC 7319、および NGC 7320) のグループであり、通常、地球から約 2 億 7000 万光年離れたペガサス座にあります。 クレジット: IAU/Sky & Telescope

アルマ望遠鏡による観測が行われる前、科学者たちは、これらすべてがクインテットの銀河間媒体で行われているとはほとんど考えていませんでしたが、それは試みが不足していたからではありませんでした。 2010 年、チームはスピッツァー宇宙望遠鏡を使用してステファンのクインテットを観察し、100° から 400° ケルビン、または約 -280° から 260° 華氏の間であると推定される暖かい大きな雲を発見しました。ホットガス。 「これらの雲は、グループを移動する大規模な衝撃波によって破壊されたはずですが、そうではありませんでした.そして、私たちは知りたかったのですが、どうやって生き残ったのですか?」 とアップルトンは言いました。

この謎を解くために、チームはより多くの異なる技術力と能力を必要としていました。 ALMA の最初の光は 1 年以上後の 2011 年後半に発生し、JWST は今年初めに最初の画像を撮影しました。 これらの強力なリソースの組み合わせにより、ステファンのクインテットの驚くほど美しい赤外線画像が提供され、巨大な衝撃波の後、冷たい分子、暖かい分子、イオン化された水素ガスの間の関係について、不完全ではありますが興味をそそられる理解が得られました。 チームは現在、暖かい水素分子ガスの秘密を解き明かすために分光データを必要としています。

「これらの新しい観察は、いくつかの答えを与えてくれましたが、最終的には、まだわかっていないことがどれだけあるかを示しました. 現在、ガス構造と、それらを生成および維持する際の乱流の役割についての理解が深まっていますが、将来の分光観測では、ドップラー効果を通じてガスの動きを追跡し、暖かいガスがどれだけ速く動いているかを教えてくれるでしょう。温かいガスの温度を測定し、ガスが衝撃波によってどのように冷やされたり暖められたりするかを調べます。本質的に、話の一方の側ができました。今度はもう一方の側を取得します。

詳しくは:
これらの結果は、1 月 9 日月曜日の太平洋標準時 (PST) 午前 10 時 15 分に開催される第 241 回アメリカ天文学会の議事録での記者会見で発表されます。

国立電波天文台提供

引用: ALMA と JWST は、ギャラクティック ショックが神秘的な方法でステファンのクインテットを形作っていることを明らかにします (2023 年 1 月 9 日)。

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