天文学者を困惑させるユニークな銀河

地球から 92 億光年離れたところで発見された、予想外に孤立した銀河 3C 297 は、銀河形成に関する既存の理論に疑問を投げかけています。 研究者らは、これはこれまでに発見された最も遠い「化石群」であり、1つの銀河が以前の仲間を吸収したものである可能性があると示唆している。

遠く離れた孤独な銀河が、かつての仲間銀河をすべて引き込んで同化させたようだ。 この結果は、[{” attribute=””>NASA’s Chandra X-ray Observatory and the International Gemini Observatory may push the limits for how quickly astronomers expect galaxies to grow in the early universe.

The unexpectedly solo galaxy is located about 9.2 billion light-years from Earth and contains a quasar, a supermassive black hole pulling in gas at the center of the galaxy and driving powerful jets of matter seen in radio waves. The environment of this galaxy, known as 3C 297, appears to have the key features of a galaxy cluster, enormous structures that usually contain hundreds or even thousands of galaxies. Yet 3C 297 stands alone.

“It seems that we have a galaxy cluster that is missing almost all of its galaxies,” said Valentina Missaglia of the University of Torino in Italy, who led the study. “We expected to see at least a dozen galaxies about the size of the Milky Way, yet we see only one.”

Missaglia and her colleagues see two key traits of a galaxy cluster in the Chandra X-ray data. First, the X-ray data reveals the lone galaxy is surrounded by large quantities of gas with temperatures of tens of millions of degrees — something normally seen in galaxy clusters.

Second, the supermassive black hole’s jet has created an intense source of X-rays about 140,000 light-years away, implying that it has plowed into gas surrounding the galaxy. A third trait of galaxy clusters possessed by 3C 297, previously reported in Karl G. Jansky Very Large Array data, is that one of the radio jets is bent, showing that it has interacted with its surroundings.

Despite having these important features of a galaxy cluster, Missaglia’s team’s data from the Gemini Observatory in Hawaii revealed that none of the 19 galaxies that appear close to 3C 297 in a Gemini optical image, and that have accurate distance measurements, are actually at the same distance as the lonely galaxy.

「問題は、これらすべての銀河に何が起こったのかということです。」 共著者であるテキサス大学リオグランデバレー校のフアン・マドリード氏はこう語る。 「我々は、1つの大きな銀河の重力と銀河間の相互作用が強すぎて、それらが大きな銀河と合体したと考えています。 これらの銀河にとって、抵抗は明らかに無駄でした。」

研究者らは、3C 297 はもはや銀河団ではなく、「化石群」であると考えています。 これは、銀河が他のいくつかの銀河に引き寄せられ、合体する最終段階です。 これまでにも多くの化石群が検出されているが、この化石群は特に遠く、92億光年も離れている。 (これまでの化石グループの記録保持者は、49 億光年と 79 億光年の距離にありました。)

「ビッグバンからわずか46億年後に宇宙がどのようにしてこのシステムを生み出すことができたのかを説明するのは難しいかもしれない」と共著者であるマックス・プランク天文学研究所のミーシャ・シルマー氏は言う。 「これは私たちの宇宙論の考えを壊すものではありませんが、銀河と銀河団の形成速度の限界を押し広げ始めています。」

著者らは、3C 297 付近に矮小銀河が存在する可能性を排除することはできませんが、それらの存在は天の川銀河のようなより大きな銀河が存在しないことを説明することはできません。 近くの例としては、何十億年もの間、大きな銀河の伴星があったおとめ座銀河団の M87 があります。 しかし、3C 297 は数十億年を基本的に単独で過ごすことになります。

この発見の詳細については、「天文学者が謎の孤独な銀河を発見」を参照してください。

新しい研究は、雑誌の2023年1月号に掲載されました。 の[{” attribute=””>Astrophysical Journal.

Reference: “Powerful Yet Lonely: Is 3C 297 a High-redshift Fossil Group?” by Valentina Missaglia, Juan P. Madrid, Mischa Schirmer, Francesco Massaro, Alberto Rodríguez-Ardila, Carlos J. Donzelli, Martell Valencia, Alessandro Paggi, Ralph P. Kraft Chiara Stuardi and Belinda J. Wilkes, 14 December 2022, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4365/ac9f3e

NASA’s Marshall Space Flight Center manages the Chandra program. The Smithsonian Astrophysical Observatory’s Chandra X-ray Center controls science operations from Cambridge, Massachusetts, and flight operations from Burlington, Massachusetts.