渦巻銀河と楕円銀河が衝突するとどうなるのか？ジェイムズ・ウェッブ望遠鏡の「ファーストライト」2周年を記念して、NASAは2つの銀河が密接に絡み合う様子を捉えた驚くべき赤外線画像を公開した。これらの銀河はペンギンと卵と呼ばれ、その舞踏は数億年にわたって続く。
NASA本部宇宙物理学部門のディレクターであるMark Clampinは次のように述べている。「わずか2年で、ウェッブは宇宙に対する我々の見方を一変させ、NASAがこのミッションを実現させた原動力となった世界クラスの科学を可能にしました。ウェッブは初期宇宙に関する長年の謎について洞察を提供しています。」
ウェッブ、銀河のダンスを目撃
この望遠鏡は、両銀河を含むArp 142と名付けられた衝突現場を観測対象とした。この領域はハッブル宇宙望遠鏡も探査したことがある。これらの銀河は約3億2600万光年離れたところにある。最初の近接遭遇は2500万年から7500万年前の間に始まった。これは、2つのパートナー銀河が、既に見られる以上に形を歪ませることになる多くの通過の最初のものだった。
ウェッブの観測は、NIRCam（近赤外線カメラ）とMIRI（中間赤外線観測装置）からの近赤外線と中間赤外線の光を組み合わせたもので、ガスと星の霞んだ雲（青色）が2つの銀河をつないでいることを明確に示している。この近接遭遇はまた、衝突するガスと塵の雲の中で、途方もない星形成の爆発を引き起こした。
最終的に、この宇宙のダンスにおける数回の近接遭遇の後、これら2つの銀河は完全に合体する。数億年後の観測者がArp 142を見ると、1つの巨大な楕円銀河を目にすることになるだろう。
興味深いことに、ウェッブの鋭い赤外線の目は、非常に遠方の銀河も捉えている。いくつかはこの宇宙の衝突の向こう側にあるが、少なくとも1つは地球から約1億光年近いところにある。それは熱く、若い、新生の星で輝いている。
Arp 142銀河は合体をどのように体験するか
ペンギンと卵の銀河は約10万光年離れているが、互いに影響を与え合っている。卵の重力が渦巻銀河を歪め、その相互作用がペンギンを「彫刻」している。中心核がペンギンの目を形成し、ゆっくりとほどける渦巻腕がくちばし、頭、背骨、尾を形成している。
ウェッブの赤外線視野は、2つの銀河間の通常は見えない活動を明らかにしている。例えば、ペンギンは塵に富んでいる。ウェッブの視野は、重力相互作用がペンギンから塵を引き離している様子を示している。また、銀河には煙のように見える物質に囲まれた新しい星が多数ある。ウェッブの視野はこの水素の雲を示している。これは多環芳香族炭化水素（PAHs）と呼ばれる炭素系分子に富んでいる。これらは宇宙に非常に豊富に存在し、天文学者は望遠鏡を向けるほぼどこでもこれらを見つけている。
対照的に、ウェッブの視野では、卵はほとんど触れられていないように見える – それはまだ卵型の楕円形のままだ。ペンギンよりもはるかに古い星を持っている。過去の星形成の時代で、利用可能な星形成物質のほとんどを使い果たしている。そのため、2つの銀河はほぼ同じ質量を持っているにもかかわらず、卵には引き伸ばされたり星に変換されたりする物質がそれほど多くない。
ウェッブの2つの視野に焦点を当てる
銀河衝突のウェッブの2つの赤外線視野を見ると、それらの間に顕著な違いがあることがわかる。これは、それぞれが異なる赤外線波長セットを優先しているためだ。中間赤外線視野では、卵は小さく色あせて見える。これは、この観測装置が卵の中の古い星しか見ていないためだ。対照的に、ペンギンの歪んだ中心核と渦巻腕は、PAHに富む水素の雲に埋め込まれた若い星で満ちている。
近赤外線と中間赤外線を組み合わせた視野は、卵がペンギンから引き離すガス雲をより多く示している。これらの領域は将来、新しく形成された星の光で輝くだろう。しかし、現時点では、組み合わせた画像では冷たい古い星のみが見える。若い星は存在するが、中間赤外線に敏感な観測装置では検出されない。
なぜウェッブは銀河の衝突を研究するのか？
この銀河衝突現場を研究することで、ウェッブ望遠鏡は銀河が進化する際の活動をさらに探っている。衝突はこのプロセスの不可欠な部分だ。我々の天の川銀河は、約50億年後にアンドロメダ銀河と舞踏を始める。同じことをしている他の銀河の観測からの画像とデータは、天文学者にこのプロセスを理解し、かつて近隣にあった2つの渦巻銀河の星と惑星を含む「ミルクドロメダ」と呼ばれるものが存在する遠い未来を予測する機会を与える。
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