アルマ望遠鏡によって分かってきた、宇宙の渦巻き構造によって成長する赤ちゃん星

1300光年彼方の赤ちゃん星を取り巻くガスとチリの円盤に、2つの渦巻き腕の構造が見つかりました。

この発見はアルマ望遠鏡の高解像度観測によるもの。
赤ちゃん星の成長過程を理解するうえで重要な成果になるそうです。


原始星の周りに形成される円盤構造

オリオン座の方向約1300光年彼方に位置する原始星“HH 111”は、生まれて約50万年（太陽の1万分の1の年齢）の赤ちゃん星です。

質量は太陽の約1.5倍で、その重力にひかれて落下してくるガスの一部が、磁場の力などによって星の近くから吹き上げられて、12光年もの長さに伸びる超音速のジェットを形成。

この原始星“HH 111”ではこれまでに、解像度120au（地球から太陽までの約120倍の距離を見分けられる）の観測によって半径160auの降着円盤が検出されていました。
　　降着円盤とは、天体の重力で集められたガスやチリが天体の周りに形成する円盤構造のこと。

アルマ望遠鏡が撮影した原始星系“HH 111”の降着円盤。

今回、台湾の研究チームが用いたのは、従来の8倍の解像度（16au離れたものを見分ける）を持つアルマ望遠鏡。
“HH 111”を観測してみると、この降着円盤には2つの渦巻き腕があることが分かったんですねー
　　渦を巻く腕は円盤に集積したチリ粒子が出す熱放射によって輝いていたそうです。

やや成長した若い星の周りの原始惑星系円盤で検出される渦は、円盤の中に作られた見えない原始惑星との相互作用によって形成されます。

では、今回見つかった2つの渦巻き腕はどうでしょうか？

検出された渦は原始惑星との相互作用によって形成されたものとは異なり、周囲の分子雲から円盤へガスやチリが降着することによって引き起こされたものでした。

（上）ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した原始星系“HH 111”のジェットの光学画像。 （下）アルマ望遠鏡が検出した降着円盤。中央は円盤が正面を向くように回転させた画像、右は渦巻き腕構造を抽出強調した画像。

高い解像度を誇るアルマ望遠鏡を用いた観測によって、赤ちゃん星を取り巻く降着円盤の検出が可能になりました。

これにより期待されるのが、降着円盤を通したガスの移動メカニズムの研究が進展すること。

このような観測は原始星のみならず、活動銀河の中心にある超大質量ブラックホールなどの天体を取り巻く降着円盤の観測でも有効な手法になりそうですね。


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宇宙の大規模構造の成長と銀河の成り立ちの解明へ向けて！ 73億光年彼方の超銀河団を調査

すばる望遠鏡などの観測によって約73億光年彼方に存在する超銀河団の全貌がとらえられました。
なんと、この超銀河団の領域、これまでの観測結果の2倍以上も大きいことが判明したそうですよ。


宇宙の大規模構造や銀河の成り立ちを理解する

宇宙では銀河の分布は一様ではなく、銀河団のように銀河が密集した領域もあれば、反対に銀河がほとんど存在しない領域もあります。

ただ、網の目状に広がる銀河分布の大規模構造と銀河の成り立ちには密接な関わりがあると考えられていて、大規模構造の中で銀河が誕生していく様子を調べることは重要な研究テーマの1つになっているんですねー

宇宙の大規模構造や銀河の成り立ちを理解するためには、遠方の（古い）宇宙を広範囲にわたって観測することが有効な手段になります。

すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラ“ハイパー・シュプリーム・カム”を用いた“すばる望遠鏡戦略枠サーベイ”でも、そのような観測が行われてきました。


非常に大きなスケールで銀河が同時期に形成されていた

今回、国立天文台のチームは“すばる望遠鏡戦略枠サーベイ”のデータを用いて、ヘルクレス座の方向約73億光年彼方の超銀河団“CL1604”の方向に存在する銀河の分布を調査。

“CL1604”は、これまでに知られている数少ない遠方宇宙の超銀河団の一つで、3つの銀河団と少なくとも5つの銀河群から構成されていて、約8000万光年の領域に広がっていると考えられてきました。

研究チームは銀河の色に基づく“測光的赤方偏移”の手法によって個々の天体の距離を測定。
“CL1604”と距離が同程度の銀河を選び出します。

すると、すでに知らていた“CL1604”領域の北側と南側にも銀河の密集した領域が存在し、少なくとも1000天体以上の銀河の集団からなる大規模な構造が南北方向に広がっていることが明らかになります。

超銀河団“CL1604”の分布図。 （左）奥行き方向から約73億光年付近のみを切り出した2次元分布図。 中央の城の実践が先行研究によって既知であった領域、黄色の実践が本研究で分光確認された4つの超銀河団領域。 （右）3次元分布図。

さらに、すばる望遠鏡とジェミニ北望遠鏡で分光観測を行い、計137個の銀河の距離を精密に測定したところ、銀河が奥行き方向にも群れを成していることが確かめられ、3次元的にも複数の銀河団の集団であることが確認されたんですねー

分光観測によって同定された銀河の赤方偏移（奥行き方向の距離）の分布。 銀河団であることを示す分布のピークごとに北側の銀河団候補の1領域（N1）と南側の3領域（S1～S3）を色分けしたもの。 同じ色のヒストグラムは、天球面上の場所によらず同等の赤方偏移に存在する銀河団であることを表している。

分光観測から得られた銀河のスペクトルからは、銀河の星形成活動の歴史や銀河内の恒星の年齢を推定することもできます。

そのスペクトルを解析して分かったのが、“CL1604”内にある銀河は約20億年より古い年齢の恒星からなり、どの銀河でも恒星の年齢が同等であること。

このことが示唆していること、それは約1.6億光年にもわたる非常に大きなスケールで銀河が同時期に形成されたことでした。

天の川銀河はおとめ座銀河団に属していて、おとめ座銀河団はさらに巨大な“ラニアケア超銀河団”という構造の一部であることが分かっています。

今回発見された73億光年彼方の巨大構造は、“ラニアケア超銀河団”のような大構造の祖先の姿かもしれません。

今後期待されるのは、サーベイ観測領域の全域に関する研究を行うことで、未知の大規模構造が宇宙の様々な時代で次々と見つかってくること。

その大規模構造をなす銀河の性質を調べることで、宇宙の大規模構造の成長と銀河の成り立ちが解明されくるのかもしれませんね。


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銀河や大質量ブラックホールは“宇宙網”に沿って分布している？ 初期宇宙で初めて見つかった水素ガスの大規模構造“宇宙網”

アルマ望遠鏡、すばる望遠鏡などの観測により初めて見つかったもの。
それは、銀河同士をつなぐように淡く帯状に広がった水素ガスの大規模構造“宇宙網”でした。
115億光年離れた初期宇宙…　現在から115億年以上以上前のものだそうです。


銀河やブラックホールを成長させるもの

地球から100億光年以上離れた（現在から100億年以上前の）初期宇宙には、銀河が活発に生まれ育っていた時代があったことが観測から分かっています。

初期宇宙では、天の川銀河の数百倍から数千倍もの速さで星を生み出す銀河が存在し、銀河の中心では太陽の約1億倍という大質量ブラックホールが急速に成長していたと考えられているんですねー

これらの銀河や大質量ブラックホールを成長させるために欠かせない原材料が、水素を主成分とするガスです。

銀河形成モデルによると、水素ガスは“宇宙網”と呼ばれるネットワークを形成し、その中でガスの凝縮が進んで銀河やブラックホールが形成・成長すると考えられてきました。

“宇宙網”のシミュレーションの例

銀河や大質量ブラックホールが密集している場所

銀河形成モデルを検証するうえで“宇宙網”の観測は重要なカギになります。
でも、“宇宙網”が放つ光は非常に弱いので観測は困難なんですねー

そこで、理化学研究所の国際共同研究チームは、地球から115億光年離れたみずがめ座方向の原始銀河団“SSA 22”に注目。“宇宙網”の検出に挑みます。

これまでの観測で知られていたのは、“SSA 22”には活発に星を生み出している銀河や成長を続けている大質量ブラックホールが存在していること。
でも、“宇宙網”については分かっていませんでした。

研究チームはまず、アルマ望遠鏡を用いて星で暖められたチリを観測し、星形成の活発な銀河を探し出します。

また、X線天文衛星“チャンドラ”の観測データから大質量ブラックホールの探査を行い、銀河とブラックホールの分布図を作成。

さらに、ケック天文台などの分光観測によって天体までの距離を決定し、400万光年ほどの範囲に星形成の活発な銀河や大質量ブラックホールが18個密集していることを明らかにします。


水素ガスの大規模な帯状構造を確認

“宇宙網”の主な成分である水素ガスは、銀河や大質量ブラックホールからの光を受けて紫外線を放ちます。
でも、初期宇宙からの紫外線は宇宙膨張によって波長が引き延ばされて可視光線として観測が可能になります。
　　膨張する宇宙の中では、遠方の天体ほど高速で遠ざかっていくので、
　　天体からの光が引き伸ばされてスペクトル全体が低周波側（色で言えば赤い方）にズレてしまう。
　　この現象を赤方偏移といい、この量が大きいほど遠方の天体ということになる。

そこで研究チームは、すばる望遠鏡の広視野カメラ“シュプリーム・カム”の可視光線での観測画像を解析。
すると、広がった水素ガスが銀河や大質量ブラックホールをつなぐように分布している様子が見えてきたんですねー

さらに、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡“VLT”での追観測も行われ、水素ガスの大規模な帯状構造の存在が初めて確かめられることになります。

今回の研究では、X線から可視光線、赤外線、ミリ波と様々な観測を組み合わせることで、星形成の活発な銀河、大質量ブラックホール、宇宙網を網羅した3次元地図を描き出すことができました。

そして、銀河や大質量ブラックホールが例外なく宇宙網に沿って分布していることも明らかにされました。

（左）青い部分が水素ガスの“宇宙網”。背景はすばる望遠鏡による可視光線観測で得られた天体地図。 （右）“宇宙網”の3次元分布。青色が比較的淡く見える部分、紫色が比較的明るく見える部分を表す。 銀河や大質量ブラックホール（赤の四角印）が“宇宙網”に沿って分布していることが分かる。

今回の結果は、宇宙網に沿って水素ガスが銀河や大質量ブラックホールに流れ込み、そのガスを材料として銀河や大質量ブラックホールが成長するという理論・シミュレーションによる予測を、観測の面から支持するものになります。

また、数多くの銀河や大質量ブラックホールに由来する光が“宇宙網”を明るく照らしていることが、今回の検出につながったと考えられています。

今後、初期宇宙でどのようにして銀河や大質量ブラックホールが形作られていったのか、“宇宙網”がその進化をどのように制御したのかがさらに詳しく調べられ、その理解が進むことが期待されますね。


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身軽に出かけたい、けど時間があればブログも書きたいとき

こんな時に自分が使っているのはグレゴリーのテールメイトS。
ちょっとした買い物や散歩には、自分にとっては絶妙なサイズのウエストバッグです。

テールメイトに入れるのは長財布や家の鍵、スマートフォン、モバイルバッテリー、本などなど…
けっこう色々と入るので、文字打ち用にモバイルキーボードを入れて行くこともあります。

実は、以前からミニマルな文字打ち環境について試行錯誤していました。
これまでに使ってきたのもSigmarion3～NetWalker～Sony Tablet P～iPad mini っと色々…

ガジェット好きなので衝動買いしたものもあるけど、一番活躍してくれたのはdocomoのSigmarion3。旅行やツーリング、普段のお出かけにまで持って行き、文字を打ってた記憶があります。

そして4年ほど前に出会ったのがマイクロソフトのモバイルキーボード“Wedge Mobile Keyboard”。
このモバイルキーボードをスマートフォンに接続すれば、快適な入力環境が手に入ることを知ったわけです。

っということで、今回はスマートフォンとモバイルキーボードを使った文字の入力について。
自分の場合は、出先で思い浮かんだことをブログの記事として文章にすること。この記事もモバイルキーボードで入力しています。

もともと、スマートフォンのフリック入力は、文章の表示領域が狭くなってしまうのと、長文の入力にストレスを感じていたのでパスしています。

モバイルキーボード“Wedge Mobile Keyboard”とスマートフォン“Xperia ZX3”は、bluetoothでペアリングして使っています。
このキーボードを使うのに必要なのは単4の乾電池が2本、本体裏面の電池ボックスに入れます。
この電池ボックスの出っ張りがキーボードを斜めにし、文字の入力がし易くなっています。

ただ、この出っ張りが邪魔になる場面もあるので、USB充電の内臓バッテリーを採用して電池ボックスを無くすと良いかも。これで本体がスマートになります。

あと、アルミ削り出しの本体は頑丈なので、文字の入力時に本体がたわむことは無いです。
ただ、重量が453グラムもあり重いです。

もっと軽くて薄いものや、折りたたみのキーボードもあったけど、コレを選んだ理由は3つ。
　　キーのストローク感が一番良かった。
　　キーピッチが17ミリで打ちやすかった（Surface 2やGoとほぼ同じだった）。
　　カバーがスマートフォンやタブレットのスタンドになる。

良くない点も3つ。
　　折り畳めないので長さがある。
　　アルミの削り出しは頑丈だけど重い。
　　本体裏面の出っ張った電池ボックスが邪魔。
まぁー　4年ほど使っていて買い換えていないのは、このキーボードが自分に合っていたということ。
長さや電池ボックスの出っ張りが気にならないのは、テールメイトの絶妙なサイズ感のおかげですね。

キーボードのカバーを取り外すと電源が入り自動でペアリングされ、スマートフォンのWordを立ち上げて文字を入力。画面をタッチして表示位置を変更しながら文章をチェック。
この動作ってSurfaceでやってるのと同じなんで違和感無く使えてます。
最後はOne Driveへデータを保存して、写真の追加や記事のアップはSurfaceでやってます。

カフェに入ると、ササっとキーボード取り出しスマートフォンを置いて入力。
自分に合うモバイルキーボードを手に入れれば、PCを持ち運ぶよりも手軽に入力環境を手に入れることができますよ。