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水素フィラメントの長さは3900光年です

天の川の芸術家の概念。 クレジット:Pablo Carlos Bodassi

およそ138億年前、私たちの宇宙は巨大な爆発の中で生まれました。それは私たちが知っているように、最初の素粒子と物理法則を生み出しました。 約37万年後、水素が形成されました。これは星の基本的な構成要素であり、水素とヘリウムを内部で融合させて、より重い元素をすべて形成します。 水素は依然として宇宙で最も一般的な元素ですが、水素ガスの個々の雲は星間物質(ISM)で検出するのが難しい場合があります。

これは、銀河と宇宙の進化についての手がかりを提供するであろう星形成の初期段階を研究することを困難にします。 からの天文学者が率いる国際チーム マックスプランク天文学研究所 (MPIA)は最近、私たちの銀河に水素原子ガスの巨大なフィラメントが存在することに気づきました。 「マギー」と呼ばれるこの構造物は、約55,000光年離れた場所にあります( 天の川)そして私たちの銀河でこれまでに観察された中で最も高い構造の1つです。

彼らの発見を説明する研究は最近ジャーナルに掲載されました 天文学と天体物理学JonasSeid博士が率いる MPIAの学生。 彼はウィーン大学の研究者が加わった ハーバード-スミソニアン天体物理学センター ((CfA)、 マックスプランク電波天文学研究所 (MPIFR)、カルガリー大学、ハイデルベルク大学、 天体物理学および惑星科学センターアーゲランダー-天文学研究所インド科学研究所と NASAジェット推進研究所(JPL)ジェット推進研究所)。

調査は得られたデータに基づいています 天の川のHI / OH /組換えライン調査 (THOR)、に基づく監視ソフトウェア カール・G・ジャンスキーの特大コレクション (VLA)ニューメキシコ。 このプロジェクトでは、VLAのセンチ波ラジオディッシュを使用して、分子雲の形成、原子の水素分子への変換、銀河の磁場、およびISMと星形成に関連するその他の質問を研究します。

最終的な目標は、2つの最も一般的な水素同位体がどのように収束して、新しい星に昇る高密度の雲を形成するかを決定することです。 同位体には、1つの陽子、1つの電子で構成され、中性子がない原子状水素(H)と、分子状水素(H)が含まれます。2)は、共有結合によって結合された2つの水素原子で構成されます。 後者は比較的コンパクトな雲に凝縮するだけで、新しい星が最終的に現れる凍るような領域を発達させます。

マギー天の川の糸の側面図

この画像は、欧州宇宙機関のガイア衛星によって測定された天の川の側面図の一部を示しています。 暗い帯はガスと塵で構成されており、合体した星からの光を消します。 天の川銀河中心は画像の右側に示され、暗い領域の下で明るく輝いています。 中央の左側のボックスは、「マギー」スレッドの位置を示しています。 水素原子の分布を示します。 色は異なるガス速度を示します。 クレジット:ESA / Gaia / DPAC、CC BY-SA 3.0 IGO&T.Müller/ J.Syd / MPIA

原子状水素から分子状水素への遷移のプロセスはまだほとんどわかっていないため、この非常に長いスレッドは特にエキサイティングな発見になりました。 分子ガスの最大の既知の雲は約800光年の長さですが、マギは3,900光年の長さと130光年の幅です。 Syedが最近のMPIAで説明したように プレスリリース

「」このスレッドはこの成功に貢献していますどうやってそこにたどり着いたのか、まだ正確にはわかりません。 しかし、この弦は天の川の平面から約1,600光年下まで伸びています。 観測により、水素ガスの速度を決定することもできましたこれにより、ヒューズに沿った速度にほとんど差がないことを示すことができました。「」

チームの分析によると、フィラメント内の材料の平均速度は54 km / sです。-1、彼らは主に天の川の円盤の回転に対して測定することによって決定しました。 これは、放射線の波長が21 cmであることを意味します(別名 “水素ライン宇宙背景放射に対してそれが見え、構造が認識できるようになりました。「観測により、水素ガスの速度を決定することもできました」と、THORの社長兼研究共著者であるHenrikBeutherは述べています。フィラメントはほとんど違いません。」

マギー原子水素フィラメント

この偽色の画像は、21cmの波長で測定された水素原子の分布を示しています。 赤い破線は「マギー」のリードをトレースしています。 クレジット:c。 マスター/ MPIA

このことから、研究者たちはマギーは首尾一貫した構造であると結論付けました。 これらの結果は、ウィーン大学の天体物理学者で論文の共著者であるフアン・デ・ソレルが1年前に行った観測を裏付けています。 糸に気づいたとき、彼はそれを彼の生まれ故郷のコロンビアで最も長い川、リオ・マグダレナ(英語:マーガレット、または「マギー」)と名付けました。 マギーは、ソラーの以前のTHORデータの評価で特定できたかもしれませんが、合理的な疑いを超えて、それが首尾一貫した構造であることを示したのは現在の研究だけです。

以前に公開されたデータに基づいて、チームはまた、マギーが質量の何分の1かで8%の水素分子を含んでいると推定しました。 よく調べてみると、ガスがフィラメントに沿ったさまざまな場所に収束していることに気づき、水素ガスがそれらの場所の大きな雲に蓄積していると結論付けました。 彼らはまた、これらの環境では原子ガスが徐々に凝縮して分子の形になると予測しました。

「しかし、多くの質問は未解決のままです」とSyedは付け加えました。 「分子ガスの割合についてのより多くの手がかりを私たちに与えることを望んでいる追加のデータは、すでに分析されるのを待っています。」 幸いなことに、いくつかの宇宙および地上の天文台が間もなく稼働し、将来これらのフィラメントを研究するために装備される望遠鏡があります。 これらには以下が含まれます ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST)やラジオの世論調査など スクエアキロメートルアレイ (SKA)、これにより、宇宙の最も初期の期間を表示できるようになります( “宇宙の夜明け」)そして私たちの世界で最初の星。

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この調査の詳細については、を参照してください。 天の川銀河で3,900光年の巨大なフィラメント構造が発見されました

参考:「マギーフィラメント」:巨大な原子雲の物理的性質」J. Syed、JD Soler、H。Beuther、Y。Wang、S。Suri、JD Henshaw、M。Riener、S。Bialy、S。RezaeiKh 、JM Stil、PF Goldsmith、MR Rugel、SCO Glover、RS Klessen、J。Kerp、JS Urquhart、J。Ott、N。Roy、N。Schneider、RJ Smith、SN Longmore、H。Linz、2021年12月20日こちらから入手できます。 天文学と天体物理学
DOI:10.1051 / 0004-6361 / 202141265

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