自然科学研究所

11月11日

　東京大学大学院理学系研究科の安藤亮大学院生、国立天文台の中西康一郎特任准教授、東京大学大学院理学系研究科の河野孝太郎教授らの研究グループは6日、アルマ望遠鏡による1100万光年先にあるスターバースト銀河NGC253の観測により、中心部に活発に星を生み出している星間物質の塊が8個並んでいる姿を捉えることに成功したと発表した。これまでは星間物質の大まかな分布しか見えていなかった。またこれらの塊では、見つかる分子の種類や信号の強さが異なることが初めて明らかになったとしている。さらに一つの塊では暖められた多種の分子ガスからの放射（分子輝線）がスペクトルを隙間なく埋め尽くす、熱い「分子の密林」といえる特異な状態になっていることも明らかになった。

( C ) ESO/J. Emerson/VISTA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Ando et al. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

欧州南天天文台VISTA望遠鏡で撮影したスターバースト銀河NGC253と、アルマ望遠鏡による観測で得られたその中心部のスペクトル。さまざまな分子が放つ電波が隙間なく並んでいることがわかる。

　スターバースト銀河（爆発的星形成銀河）は活発に星を生み出す銀河である。宇宙の中で星が生まれ、銀河が形作られてきた歴史を探る上では、スターバースト銀河の性質を明らかにすることが不可欠である。

　研究グループは、スターバースト銀河NGC253を、アルマ望遠鏡を用いてサブミリ波という電波で観測。スターバーストの中心部での星間物質の分布を鮮明に描き出すことに成功した。活発に星を生み出す星間物質の塊が8個並んでいて、塊の直径はいずれも30光年ほどである。それぞれの塊のスペクトルを見ると、シアン化水素やホルムアルデヒドをはじめとする多種多様な分子や原子からの輝線が、どの塊でも見つかったとしている。ところが、こうした輝線を詳しく調べてみると、見つかる分子の数や輝線の強さが塊ごとに大きく異なっていることが明らかになった。よく似た塊が並んでいるように見えるにも関わらず、ひとつひとつの塊が実は個性豊かなものであったことは、驚くべき結果であるとしている。

　画像2を見ると、ある塊（図中の塊1）ではチオホルムアルデヒドやプロピン、さらには複雑な有機分子の一種である酢酸など、多種多様な分子からの輝線が検出されたことがわかる。ここで検出された分子・原子の種類は19種、輝線の数は37本に及び、スペクトル全体を隙間なく埋め尽くしていることから「分子の密林」と呼ばれる。対照的に別の塊（塊5）では、スペクトル上の分子輝線はまばらであり「分子のサバンナ」と呼ばれる。

( C ) ESO, 安藤亮（東京大学）, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

スターバースト銀河NGC253心臓部のアルマ望遠鏡による電波強度画像（右下）とスペクトル（左）（NGC 253の可視光画像（右上）：ESO）。アルマ望遠鏡によって、ダスト（塵）の分布がかつてない高分解能で描き出され、活発に星を生み出す星間物質の塊が8個並んでいる様子が見えた。一見似通った塊のスペクトルを詳しく見てみると、塊1（左上）では多種の分子からの輝線がスペクトルを隙間なく埋め尽くす「分子の密林」となっている一方、塊5（左下）では見つかった分子の種類は少なく、輝線のまばらな「分子のサバンナ」ともいえる環境にあることが分かった。

　一般的には、星の生まれる分子雲は-260℃以下という非常に低い温度にあるが、今回見つかった「分子の密林」（塊1）では、分子ガスの一種である二酸化硫黄ガスの温度が、約-180℃であり、分子雲としては高い値であった。暖かい分子ガスと豊かな化学組成を示す「分子の密林」では、生まれたばかりの星を取り囲む暖かい分子ガスの雲（ホットコア *注1）がたくさん寄り集まっていると考えられる。

　現在アルマ望遠鏡を用いて同じスターバースト銀河NGC253を様々な波長で観測する国際プロジェクトが進行中であり、本研究グループも参加している。研究グループは今後より多岐に及ぶ分子輝線の大規模観測を通して、スターバースト銀河に秘められた多様な環境、そして「分子の密林」の正体がより詳細に解明されていくことが期待されると、今後の見通しを示した。

*注1 星が生まれる現場である分子雲は、一般に-260℃という非常に低い温度であるため、分子の一部は固体の状態で存在している。しかし星が生まれると、その星が発する光によって周囲の星間物質が暖められ、固体だった分子が気化する。これにより、加熱された大量の分子ガスが生まれたばかりの星を取り囲むようになる。このような暖かい分子の雲がホットコアと呼ばれる。