2018/07/26

銀河中心「巨大ガンマ線バブル」の謎に迫る

1000万年前の大爆発をX線で検証

早稲田大学

東京大学大学院理学系研究科

理化学研究所

金沢大学

概要

早稲田大学理工学術院の片岡淳(かたおかじゅん)教授らの研究チームは、東京大学・理化学研究所・金沢大学と共同で、銀河中心から噴出するガンマ線バブルとX線で見られる巨大ループ構造が、ともに1000万年前に起きた大爆発の痕跡である証拠を突き止めました。バブルが膨張する際に周囲の高温ガスを圧縮・加熱し、巨大ループ構造を形成したと考えられます。研究チームは2013年から5年にわたり、日本のX線天文衛星「すざく」を中心とした系統的な観測と解析を行いました。いまは穏やかな銀河系も1000万年前には活発に爆発を繰り返し、激しい進化を遂げてきた様子が明らかになりました。

ほとんどの銀河の中心には巨大ブラックホールが潜んでおり、銀河系にも太陽の400万倍の質量を持つブラックホールが存在することが知られています。遠方には活動銀河やクェーサーなど非常に活発で明るい銀河が存在しますが、銀河系や近傍銀河の多くは活動性を示さず、いわば「休火山」のような状態です。昔は銀河系も明るく輝いていたのか?いつ・どのように活動を止めたのか?この基本的な問いに答えることは、様々な銀河の形成と進化を探る上でも極めて重要です。近年、フェルミ宇宙ガンマ線望遠鏡により、銀河中心から南北約50° に噴き出す巨大なガンマ線バブル(通称:フェルミ・バブル)が発見され、大きな話題を呼んでいます。一方で、電波やX線でも全天にまたがる巨大ループ構造が知られていますが、その大きさや形状から、太陽系近くの天体(超新星残骸)が偶然重なって見えているだけ、とする説が主流でした。研究チームは巨大ループがフェルミ・バブルを包み込む形状である点に着目し、2013年より日本の「すざく」衛星や米国のスウィフト衛星を用いて全天140箇所のX線観測とデータ解析を行いました。これにより、この巨大ループ構造はフェルミ・バブル形成時の名残であり、一連の爆発で圧縮・加熱された高温ガス(銀河ハロー)であると結論しました。

図1:
(a) ガンマ線で観測した全天マップとガンマ線バブル
(b) X線で観測した全天マップと巨大ループ構造

2013年より研究成果は7編のシリーズ論文として発表され、その最終成果が米国天文学会の運営する科学雑誌『Astrophysical Journal』に2018年7月25日(現地時間)に掲載されました。

 

※東京大学大学院理学系研究科天文学専攻の戸谷友則教授、祖父江義明名誉教授が参加しています。

 

詳細については、早稲田大学のホームページをご覧ください。

―東京大学大学院理学系研究科・理学部 広報室―