ほぼ見えないガスを見えるようにする：天文学者は銀河に生命を吹き込むガスを追跡します

遠方銀河と重力レンズの間にある水素の濃度はライマンα線の減衰量で分かるという事らしい。その水素の塊をDLA雲と呼び、遠方銀河が水素を取り込むと星形成が盛んになる。以下、機械翻訳。
ほぼ見えないガスを見えるようにする：天文学者は銀河に生命を吹き込むガスを追跡します
2022年5月18日投稿
レンズ付きギャラクシー
SGAS J152745.1 + 065219のカラー複合ハッブル宇宙望遠鏡画像。重力レンズの銀河は、2つの見えにくいDLA雲を観測するためのバックライトとして使用されます。
クレジット：M。Gladders
ハワイ州マウナケア—天文学者は、星形成を促進する、巨大であるがほとんど見えないガスタンクを見る画期的な新しい方法を開発しました。
この革新的な技術により、研究者たちは銀河を生み出す巨大で半透明のガス雲の初めての空間地図を作成し、若い宇宙の銀河の進化と星形成に新たな光を当てました。
この研究は、ジャーナルNatureの本日のオンライン版に掲載されています。
ハワイ島のマウナケアにあるWMケック天文台を使用しているノースカロライナ州立大学主導のチームは、110億年近く前の古代の中性水素雲のペアをマッピングし、それらのサイズ、質量、密度を詳細に測定しました。
減衰ライマン-αシステム（またはDLA）として知られるこれらの原始ガスの貯留層は、ビッグバン後の初期の宇宙のほとんどを満たしていました。宇宙の時間の経過とともに、重力がガスを雲の中に引き込み、ゆっくりと凝縮して、初期の銀河や星のいくつかを作り出しました。DLAは今日でも観察可能ですが、従来の方法を使用してDLAを検出することは非常に困難です。
「DLAは宇宙で銀河がどのように形成されるかを理解するための鍵ですが、雲が拡散しすぎて光を発しないため、通常は観測が困難です」とノースカロライナ州立大学の物理学助教授でリードを務めるロングモンボルドロイは述べています。研究の著者。
ガスが明るいものの前にあるとより目立つようになるため、天体物理学者はクエーサー（強力なジェット気流を放つ遠くの超大質量ブラックホール）をDLA雲を検出するための「バックライト」として使用しています。しかし、クエーサージェットからの光は、巨大なガス雲を通る鉛筆の細いビームを照らすだけです。この方法では、天文学者はDLAを見つけることができますが、それらの合計サイズと質量を測定するために必要なマクロビューは提供されません。
「この技術は何十年にもわたって使用されており、私たちに多くのことを教えてくれました」と、WMケック天文台の主任科学者で研究の共著者であるジョンオメラは述べています。「しかし、それは盲目で象の尻尾に触れているようなものです。残りの部分がどのように見えるかはわかりません。」
BordoloiとO'Mearaのチームは、面分光法の最新の進歩と自然の拡大鏡として機能する現象を組み合わせることで、この問題の解決策を考え出しました。チームは、非常に感度の高い面分光器であるケック天文台のケック宇宙ウェブイメージャー（KCWI）を使用して、非常に離れた重力レンズ銀河であるSGASJ152745.1+065219によってバックライトされた2つのDLAシステムを見つけて測定しました。
「重力レンズ銀河とは、引き伸ばされて明るく見える銀河を指します。これは、銀河の前に重力によって巨大な構造があり、銀河からの光が私たちに向かって進むときにそれを曲げるからです」とボルドロイは説明しました。「そのため、オブジェクトの拡張バージョンを確認することになります。それは、倍率を上げて視覚化を向上させる宇宙望遠鏡を使用するようなものです。」

重力レンズ銀河


銀河団（レンズクラスター）が、SGASJ152745.1 + 065219（銀河）からの光を拡大および拡張する重力レンズとしてどのように機能するかを示すアーティストのレンダリング。これにより、望遠鏡でより明るく検出しやすい投影画像（長方形のパネルでマーク）が得られます。これにより、天文学者はケック天文台のKCWI機器を使用して、投影された画像を拡大し、天の川の3分の2のサイズの2つの巨大なDLAのガスをマッピングすることができました。クレジット：WMケック天文台/アダムマカレンコ
この技術は、以前は炭素やマグネシウムなどの重元素に使用されていましたが、中性水素や銀河を作るのに適切な状態にあると考えられるガスには使用されていません。
「これは、宇宙の星形成ガスを調査した私の仕事の集大成です」とオメラは言いました。「私はクエーサーゲームを四半世紀にわたってプレイしてきましたが、今では統計的にではなく、単一の構造内でDLAがどのように変化するかを調べることで正しくプレイできます。このような研究にとっては新しい時代です。」
調査結果は、両方のDLAが巨大であることを示しています。それらは天の川とほぼ同じ大きさで、直径は17.4キロパーセクを超えています。これらのガス状の巨人を横断する片道の旅を完了するには、約56、723年かかります。
「私たちが観察したDLAの最も驚くべき点は、それらがユニークではないことです。それらは構造に類似性があるようで、ホスト銀河が両方で検出され、それらの質量は、次世代の星形成に十分な燃料を含んでいることを示しています。 」ボルドロイは言った。「この新しい技術を自由に使えるようにすることで、初期の宇宙で星がどのように形成されたかをより深く掘り下げることができるようになります。」
「私はこの組み合わせを私のキャリアのほとんどを待っていました。望遠鏡と計器は十分に強力であり、自然は私たちに1つではなく2つのDLAを豊かな新しい方法で研究するための少し幸運な調整を与えてくれます」とO'Mearaは言いました。「科学が実を結ぶのを見るのは素晴らしいことです。」

KCWIについて
Keck Cosmic Web Imager（KCWI）は、可視帯域、中程度から高いスペクトル分解能フォーマットを備えた面分光法、および優れたスカイサブトラクションを提供するように設計されています。望遠鏡の天文学的なシーイングと大きな開口部は、銀河とそれらの暗黒物質ハロー、恒星の遺物、星団、およびレンズ付き銀河のガスとの間の接続の研究を可能にします。このプロジェクトのサポートは、Heising-Simons Foundation、Mt。Cuba Astronomical Foundation、およびその他のケック天文台の友によって提供されました。

WMケック天文台について
WMケック天文台望遠鏡は、地球上で最も科学的に生産性の高い望遠鏡の1つです。ハワイ島のマウナケアにある2つの10メートル光学/赤外線望遠鏡は、イメージャ、マルチオブジェクト分光器、高解像度分光器、積分フィールド分光計、世界をリードするレーザーガイド星補償光学システムなどの高度な機器のスイートを備えています。ここに示されているデータの一部は、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学、および米国航空宇宙局の間で科学的パートナーシップとして運営されている民間の501（c）3非営利団体であるケック天文台で取得されました。天文台は、WMケック財団の寛大な財政的支援によって可能になりました。著者は、マウナケアのサミットがハワイ先住民コミュニティ内で常に持っていた非常に重要な文化的役割と畏敬の念を認識し、認めたいと考えています。この山からの観察をする機会があったことは、私たちにとって最も幸運なことです。