北大ら,129億光年先のクェーサーから分子ガス発見

北海道大学,筑波大学,早稲田大学は,アルマ望遠鏡を使った観測により,129億光年かなたの銀河で明るく輝くクェーサーJ2054-0005からの強力な分子ガスのアウトフローを捉えることに成功し,それが初期宇宙の銀河の成長に大きな影響を与えていた強い証拠を世界で初めて発見した(ニュースリリース)。

星形成が不活発な巨大銀河の原因として考えられているものの一つに,銀河からのガスの噴き出し(アウトフロー)がある。しかし,これまで宇宙初期のクェーサーにおいて分子ガスのアウトフローが観測された例は2天体しかなく,しかもそのアウトフローは銀河の成長に影響を及ぼすほど強いものではなかった。

研究グループは,J2054-0005を,アルマ望遠鏡を用いて観測した。分子ガスの動きは,分子の放つ電波信号の波長の変化(ドップラーシフト)として観測できる。一酸化炭素(CO)などが放つ「輝線」が,分子ガスの観測によく用いられる。しかし,銀河から噴き出すアウトフローを観測する場合,複雑な要因が絡み合い,観測は難しくなる。

一方,クェーサーの発する連続波(様々な波長の混ざった光)のうち,観測者から見て手前側にあるガスが固有の波長の電波を吸収することによって生じる「吸収線」をいわば「影絵」のように観測すれば,輝線の観測の場合の複雑な要因がなく,ガスの動きを吸収線のドップラーシフトとして観測できる。

ただし,当該の波長の強度が強い連続波光源がガスの背後にある必要がある。ヒドロキシルラジカル(OH)分子の119μm(=0.119mm)の吸収線は,こうした観点から今回の観測に適しており,これを観測することでクェーサーJ2054-0005からのアウトフローを初めて検出し,速度も正確に求めることに成功した。

吸収線の波長から,アウトフローの速度は毎秒1,500kmにも達し,流出している分子ガスは1年間あたり太陽質量の1,500倍に相当する莫大な量に上る。この流出量は銀河の中で新たに作られる星の量と比べて大きいことも明らかになった。研究グループは,この銀河から1000万年ほどで星の材料となる分子ガスが枯渇し,今後新たな星を作りにくくなると考えている。

研究グループは,今後,アウトフローが銀河のどこでどのように発生しているかを解明できれば,銀河の進化と分子ガスのアウトフローの関係をさらに深く理解できるとしている。

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