カートホイールギャラクシー

カートホイールギャラクシー
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡から見たカートホイール銀河[1]
観測データ（J2000 エポック）
星座	彫刻家
赤経	00時間37分41.1秒[2]
偏角	−33° 42′ 59″ [2]
赤方偏移	9050 ± 3 km/秒[2]
距離	500 Mly (150 Mpc ) [3]
見かけの等級 （V）	15.2 [2]
特徴
タイプ	スペック（リング）[2]
サイズ	44.23 kpc (144,300 光年) (直径; 25.0 mag/arcsec 2 Bバンド等輝度線) [2] [4]
見かけの大きさ （V）	1′.1 × 0′.9 [2]
注目すべき機能	リング形状
その他の指定
MCG-06-02-022a、[2] PGC 2248 [2]

カートホイール銀河（ESO 350-40またはPGC 2248としても知られる）は、彫刻家座にある約5億光年離れたレンズ状 リング銀河である。^[1] D25_等光直径は44.23キロパーセク（144,300光年）、質量は約2.9～4.8×10 ⁹太陽質量であり、外輪の円周速度は217 km/sである。 ^[5]

1941年にフリッツ・ツヴィッキーによって発見された。^[6]ツヴィッキーは自身の発見を「恒星の力学に基づいて説明されるのを待っている最も複雑な構造の一つ」と考えた。^{[6] [7]}

明るい銀河の第3次参照カタログ（RC3）では、カートホイール銀河のD25等光直径が約60.9秒角と測定されており_、 [ ^4]赤方偏移から導かれた距離132.2メガパーセク（4億3100万光年）に基づいて、直径は44.23キロパーセク（144,300光年）とされています。^{[5]この直径は}アンドロメダ銀河 の直径よりもわずかに小さいです。

大きなカートホイール銀河は、物理的に結びついた 4 つの渦巻き銀河からなるカートホイール銀河群の主要メンバーです。3 つの伴銀河は、いくつかの研究で、より小さな不規則な青いマゼラン渦巻き銀河である G1、潮汐尾を持つ黄色いコンパクトな渦巻き銀河である G2、広視野画像でよく見られるより遠方の渦巻き銀河である G3 と呼ばれています。

カートホイール銀河では1つの超新星が観測されています。SN 2021afdx（タイプII、明るさ18.8）は、2021年11月23日にATLASによって発見されました。 ^{[8] [9]}

カートホイール銀河の構造は極めて複雑で、非常に乱れていることが知られています。カートホイール銀河は 2 つのリングで構成されています。外側のリングは、ガスと塵の圧縮により大規模な星形成が進行中の場所であり、内側の核リングは銀河の中心を囲んでいます。核リングには、暗黒の吸収塵のリングも存在します。外側のリングと内側のリングをつなぐ光学アームまたは「スポーク」がいくつか見られます。観測により、非熱的電波連続波と光学スポークの両方の存在が示されていますが、2 つは重なっていないようです。^[10]

この銀河はかつては普通の渦巻き銀河だったが、現在の銀河系より約2億～3億年前に、より小さな伴銀河と正面衝突したらしい。^{[5] [11] [12]}近くの銀河がカートホイール銀河を通過したとき、衝突の力によって、砂床に投げ込まれた岩のように、強力な重力衝撃波が銀河全体に広がった。高速で移動する衝撃波はガスと塵を巻き上げて圧縮し、銀河の中心部の周りにスターバーストを作り出したが、外側に広がるにつれて無傷のままだった。これにより、中心の明るい部分の周りの青みがかったリングが説明される。^[13]銀河は、中心核から腕が広がり、通常の渦巻き銀河の形に戻り始めていることが注目される。 ^[11]これらの腕は、カートホイールの「スポーク」と呼ばれることが多い。

あるいは、軸対称（放射状）と非軸対称（螺旋状）の小振幅重力擾乱の両方の重力ジーンズ不安定性に基づくモデルでは、成長する物質の塊と、リングとスポークの外観を呈する重力的に不安定な軸対称波と非軸対称波との間の関連が考えられます。 ^[7]しかし、観測データに基づくと、リング銀河の進化に関するこの理論は、この特定の銀河には当てはまらないようです。

カートホイールのほとんどの画像では、3 つの銀河が近接して写っていますが、物理的に関連付けられた 4 番目の伴銀河 (G3 とも呼ばれる) ^{[14] は、G3 をカートホイールにつなぐ HI 尾[12]}を介してグループに関連付けられていることが知られています。HI 尾の存在により、カートホイールのディスクに突っ込んで現在の形状を作ったのは G1 や G2 ではなく、G3 である「弾丸」銀河であると広く信じられています。この仮説は、現在の構造の大きさと予測年齢 (前述のように約 3 億年前) を考えると納得できます。G1 と G2 がカートホイールにまだどれほど近いかを考えると、約 88 kpc (約 287,000 光年) 離れた G3 が侵入銀河であるというのが、はるかに広く信じられています。

中性水素の尾のマッピングは、答えが比較的はっきりしない同様のケースで「犯人」銀河を決定するのに非常に役立ちます。銀河の中で最も軽く最も豊富なガスである水素ガスは、重力によって親銀河から簡単に引き離されます。この証拠は、ラム圧剥離と呼ばれる一種の重力効果を受けているクラゲ銀河と彗星銀河、および衝突や合体に関連する潮汐尾と星形成恒星の流れを持つ他の銀河で見ることができます。ラム圧剥離では、銀河が銀河団に落ち込むときにほぼ常にHIガスの後尾が優勢になりますが、車輪のような合体や衝突では、犯人銀河の重力が犠牲銀河のガスを犯人の動きの方向に引き付けて引っ張るため、先行が優勢な尾がよく作成されます。

銀河から脱出できなかった残りのガス、塵、星が中心に向かって落下し始めると、現在の車輪構造は今後数億年で崩壊すると予想されます。落下プロセスが完了し、螺旋密度波が再形成する機会が与えられると、銀河は再び螺旋形状を取り戻す可能性があります。これは、伴銀河 G1、G2、G3 が遠くにあり、車輪との追加の衝突が発生しない場合にのみ可能です。

カートホイール銀河の珍しい形は、画像の左下にあるような小さな銀河との衝突によるものかもしれない。最近のスターバースト（圧縮波による星形成）は、天の川銀河よりも大きな直径を持つカートホイール銀河の縁を照らしている。カートホイール銀河のようなスターバースト銀河による星形成は、大きくて非常に明るい星の形成につながる。大質量星が超新星として爆発すると、中性子星とブラックホールが残る。これらの中性子星とブラックホールの中には、近くに伴星があり、伴星から物質を引き離す際に強力なX線源となるものもある（超高輝度X線源や超高輝度X線源としても知られる）。^[15]最も明るいX線源は伴星を持つブラックホールである可能性が高く、X線画像の縁に沿って白い点として現れる。カートホイールには、リング内に多くの巨大な星が形成されたため、このようなブラックホール連星X線源が非常に多く含まれています。

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