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【科学ニュース】超高速星は大マゼラン雲からの“逃亡者”だった

天の川銀河の恒星の平均速度より秒速で数百キロ速い“超高速星”はすべて、約16万光年離れた矮小銀河である大マゼラン雲からはじき出されたものであるらしいことが、英ケンブリッジ大学の研究からわかった。

2005年に、天の川銀河(銀河系)のどの星とも違う星が見つかった。銀河系の数十億の恒星のほとんどは、太陽も含めて、平均で時速約80万キロで移動している。しかしこの星は、その3倍に達する時速250万キロで宇宙空間を切り裂くように動いていた。

当初この大きな青い超高速星は、銀河系中心の巨大ブラックホールから放出されたものではないかと考えられた。

このような星の速度の理由として、矮小銀河あるいは無秩序な星団の崩壊という別のシナリオも考えられたが、どのシナリオでも超高速星が天空の一部の領域でしか見つからない理由を説明できなかった。

南半球でのみ観測される超高速星がもっとあってもよさそうだが、これまでに確認された20個余りの超高速星はほとんどが北半球にあった。

「超高速星のほとんどは、しし座とろくぶんぎ座で見つかっている。どうしてそうなのか、疑問に思っていた」と、研究チームメンバーでケンブリッジ大学天文学研究所の博士課程に在籍するダグラス・ボーバート(Douglas Boubert)氏は話す。

もうひとつ考えられる説明は、超高速星は連星系から“逃亡”したというものだ。

連星系では、2つの恒星の距離が近いほど、互いに周回する速度も高まる。一方が超新星として爆発すれば、連星系は分裂し、もう一方は周回していた時の速度で飛び出してゆく。この逃亡者は「暴走星」と呼ばれている。

青い星は近づきすぎると融合してしまうため、銀河系内で生まれる暴走星は超高速星になれるほどの速度に達しない。しかし、高速で移動している銀河なら、このような高速の星を生み出せる可能性がある。

大マゼラン雲は、銀河系の周囲を回る伴銀河のうち最大かつ最高速である。大マゼラン雲の質量は銀河系の10%しかないため、大マゼラン雲で生まれた最高速の暴走星は容易にその重力を脱することができる。

大マゼラン雲は銀河系の周りを秒速400キロで動いており、暴走星の速度は、銀河から飛び出す時の速度にホスト銀河の速度を加えたものとなる。これにより、超高速星となるのに十分な速度が得られる。

「このことは、超高速星の天空上の位置も説明できる。最高速の暴走星は、しし座とろくぶんぎ座に向かっている大マゼラン雲の軌道に沿って放出されるためだ」と、研究チームメンバーで同じくケンブリッジ大学天文学研究所のロブ・イザード(Rob Izzard)氏は述べる。

研究チームは、スローン・デジタル・スカイ・サーベイ(SDSS)のデータとコンピューターシミュレーションによるデータを組み合わせて、超高速星がどのように大マゼラン雲から離れて銀河系に達するのかをモデル化した。

大マゼラン雲内の星の誕生と死を過去20億年に渡ってシミュレートし、暴走星についてはそれぞれ個別に記載した。

次に、大マゼラン雲を飛び出した後の暴走星の軌道を、大マゼラン雲と銀河系の重力を含む2つ目のシミュレーションで追跡した。

これらのシミュレーションにより、大マゼラン雲を発した暴走星が天空上のどこで見つかると期待できるかを予測できるようになった。

「初めて、大マゼラン雲からの暴走星の放出をシミュレートできた。われわれは、天空には1万個の暴走星が散らばっていくと予測している」とブーバート氏は話す。

「大マゼラン雲から飛び出すのをシミュレートした星の2つに1つが、銀河系の重力を振り切るほど高速で、超高速星となる」。

「以前確認された超高速星が暴走星であるなら、天空上での位置も説明できるだろう」。

この研究結果は、Monthly Notices of the Royal Astronomical Society誌に発表された。

【情報ソース】

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - Hypervelocity runaways from the Large Magellanic Cloud
https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/469/2/2151/3573852/Hypervelocity-runaways-from-the-Large-Magellanic
doi: 10.1093/mnras/stx848

Sci-News - Hypervelocity Stars are ‘Runaways’ from Large Magellanic Cloud, Astronomers Say
http://www.sci-news.com/astronomy/hypervelocity-stars-large-magellanic-cloud-05013.html

Atlantic - The Milky Way's Fastest Stars Might Be Stolen
https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/07/hypervelocity-stars/532620/

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