早大ら,銀河中心のループ構造は大爆発の痕跡と結論

早稲田大学,東京大学,理化学研究所,金沢大学は共同で,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た(ニュースリリース)。

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る。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するが,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」のような状態になっている。

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,といった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となる。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る。

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るが,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,とする説が主流だった。

研究グループ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なった。2013年のプロジェクト開始から解析したデータは全天で140箇所に及び,世界的にも類を見ない大規模なサーベイプロジェクトとなる。

特に「すざく」衛星は 1キロ電子ボルト以下の広がったX線放射の検出に優れた感度を持ち,X線を放射するガスの温度や強度,含まれる金属量,さらには星間ガスの吸収量を正確に決めることができる。低エネルギーのX線は距離が遠いほど大きな吸収を受けるため,吸収の有無はループ構造までの距離を測る良い指標となる。

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)であると結論した。フェルミ・バブルや今回検証した巨大ループ構造は,過去に銀河系が活動銀河に匹敵するほど,膨大なエネルギーを宇宙空間に放出していた証だという。銀河の寿命は,一般に数十億年~100億年ほどと考えられ,そのわずか1% (~1000万年)といった短い期間に,銀河系が大きな進化を遂げたのは予想外だとしている。

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