0001しじみ ★
2018/07/22(日) 23:43:31.66ID:CAP_USER数理創造プログラムの井上芳幸上級研究員らの国際共同研究グループ※は、
天の川銀河[1]を包む高温プラズマ[2]の性質と空間分布を調べ、その起源が銀河円盤部からの噴き出しであることを明らかにしました。
天の川銀河を構成する要素は、私たちの目(可視光）に見える星だけではありません。
X線を使って観測すると、数百万度もの高温プラズマが天の川銀河全体を包み込んでいる様子が見えます。
しかし、この高温プラズマの起源は、これまでよく分かっていませんでした。
今回、国際共同研究グループは、日本のX線天文衛星「すざく」[3]を用いて、全天100カ所以上の観測データを解析し、
高温プラズマの温度・密度・元素組成などの物理的性質を調べました。
その結果、銀河内で起きた「超新星爆発[4]」により加熱された高温プラズマが、銀河の随所から噴き出していることを解明しました。
この高温プラズマはゆっくりと冷えて再び銀河の中へ戻っていくことから、銀河内の物質循環に重要な役割を果たしていると考えられます。
本研究は、米国の科学雑誌『The Astrophysical Journal』オンライン版（7月20日付け）に掲載されます。
■研究手法と成果
国際共同研究グループは、「すざく」が10年間にわたって蓄積した107の観測データをまとめて解析し、
全天のあらゆる方向で、銀河ハロー高温プラズマの物理的性質を調べました（図1左図）。
図1右図は、実際に観測されたX線スペクトルの典型的な例です。
赤色の線が本研究の対象である「銀河ハロー高温プラズマ」のスペクトルモデルであり、
その形状から、温度や密度、元素組成といったプラズマの性質を知ることができます。
ほかにも「太陽系近傍に存在するプラズマからの放射」や「天の川銀河外の活動銀河[5]からの放射の重ね合わせ」といった成分が混在していますが、
スペクトル形状の違いからそれらを分離することができています。
図2左図は、スペクトル解析から得られた、銀河ハロー高温プラズマ中の鉄に対する酸素の元素量比を示しています。
場所ごとにばらつきはあるものの、平均的には、大質量星が「超新星爆発」を起こした際に生成される元素の組成に近いことが分かりました。
また図2右図は、高温プラズマの放射強度指標の空間分布です。
銀河の円盤部から離れるにしたがって、ゆるやかに減少していることが分かります。
このような空間分布は、「円盤状のプラズマ分布」に特徴的で、
円盤の典型的な厚みは6,000光年程度であることが分かりました。
以上の結果から、銀河ハロー高温プラズマは、銀河の中で起きた超新星爆発によって高温プラズマが生成され、
それが銀河の外へ噴き出したものだと考えられます。
噴き出した高温プラズマは約10億年という時間をかけてゆっくりと冷え、再び天の川銀河に落ちていき、
次の世代の星を作る材料になると考えられます。天の川銀河では、
このような高温プラズマを介した銀河内での物質循環（リサイクル）が過去から脈々と続き、現在の姿に至ったと考えられます。
■今後の期待
「すざく」は2015年に観測運用を終了しましたが、その後継として、私たちは現在、
2022年に打ち上げ予定の新しいX線天文衛星「XRISM」を開発中です。
「XRISM」には「すざく」の30倍のエネルギー分解能を持つ観測装置を搭載予定で、
銀河ハロー高温プラズマの元素組成をさらに詳しく調べることが可能になります。
また、今後、天の川銀河だけでなく、他の銀河でも同様のプラズマの噴き出しがあるかを探っていきたいと考えています。
■図 天の川銀河から高温プラズマが噴き出し、銀河全体を包み込んでいる様子の想像図
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理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180720_3/
