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物理宇宙論では、原始銀河は「原始銀河」とも呼ばれ、銀河を形成しているガスの雲です。銀河の進化のこの期間における星形成の速度によって、銀河が渦巻き銀河になるか楕円銀河になるかが決まると考えられています。星形成が遅いと、渦巻き銀河になる傾向があります。原始銀河の小さなガスの塊が星を形成します。
「原始銀河」という用語自体は、一般的に「形成の初期段階にある、現在の（通常の）銀河の祖先」を意味すると認められています。しかし、「形成の初期段階」は明確に定義されたフレーズではありません。次のように定義できます。「現在の楕円銀河の祖先における最初の大規模な星形成の爆発」、「今日の平均的な銀河を形成するために集まった破片の暗黒ハローのピーク合体時代」、「星形成が起こる前の静止したガス体」、「重力で束縛されて崩壊する運命にある、宇宙のごく初期における暗黒物質の過剰密度領域」 [1]
形成
初期の宇宙は、物質と暗黒物質がほぼ均一に分布して（各粒子が隣の粒子から等距離にある）始まったと考えられています。その後、暗黒物質は、量子ゆらぎによって引き起こされる初期の密度摂動スペクトルにより、重力の影響を受けて凝集し始めました。[1]これは、空の空間のエネルギー量にわずかな一時的な変化が生じる可能性があることを示すハイゼンベルクの不確定性原理に由来しています。 [要出典]このエネルギーから、質量とエネルギーの等価性を通じて粒子/反粒子のペアが形成され、重力の影響により近くの粒子がその方向に移動し、均等な分布が乱されて重心が形成され、近くの粒子が引き寄せられます。宇宙の現在の大きさでこれが発生すると、無視できるほどですが、宇宙が一点から膨張し始めたときのこれらの小さな変動の状態は、宇宙の膨張とともに拡大した痕跡を残し、結果として密度が増加した広い領域が生じました。これらの密度の高い暗黒物質の塊の重力により、近くの物質がより密度の高い領域に落ち込み始めました。[2]この種のプロセスは、2006年にニルソンらによって観測され、分析されたと報告されています。[3] [4]その結果、主に水素からなるガス雲が形成され、これらの雲の中に最初の星が形成され始めました。これらのガス雲と初期の星は、私たちの銀河よりも何倍も小さく、最初の原始銀河でした。[5]
定説では、小さな原始銀河の集団が重力によって引き寄せられて衝突し、その結果、現在私たちが目にするはるかに大きな「大人の」銀河が形成されたとされている。[5]これは、小さな天体が合体して大きな天体が継続的に形成される、階層的集合のプロセスに従っている。[1] [6]
プロパティ
構成
それまでに他の元素を生み出す星形成はなかったため、原始銀河はほぼ完全に水素とヘリウムで構成されていた。水素は結合してH 2分子を形成するが、例外もある。[7]星形成が始まり、核融合のプロセスを通じてより多くの元素が生成されるにつれて、この状態は変化する。
力学
原始銀河が形成され始めると、その重力に束縛されたすべての粒子が原始銀河に向かって自由落下し始める。この自由落下が完了するまでの時間は、自由落下方程式を使用して概算できる。ほとんどの銀河はこの自由落下段階を完了して安定した楕円銀河または円盤銀河になるが、円盤が完全に形成されるにはより長い時間がかかる。銀河団の形成にはさらに長い時間がかかり、現在も進行中である。[1]この段階では、銀河が角運動量のほとんどを獲得する。原始銀河は、初期宇宙の近隣の密集した塊からの重力の影響によりこれを獲得し、ガスが中心から離れるほど、回転が強くなる。[8]
明るさ
原始銀河の明るさは2つの源から来ている。まず第一に、初期の恒星における水素のヘリウムへの核融合からの放射である。この初期の星形成の爆発により、原始銀河の明るさは現在のスターバースト銀河やクエーサーに匹敵するようになったと考えられている。もう1つは、過剰な重力結合エネルギーの放出である。[1] 原始銀河から予想される主な波長は、ライマンアルファと呼ばれる紫外線の一種で、恒星からの放射によってイオン化された水素ガスから放出される波長である。 [1] [5]
検出
原始銀河は理論的には今日でも見ることができる。宇宙の最も遠いところからの光が地球に届くまでには非常に長い時間がかかり、場所によっては原始銀河が存在している段階で見えるほど長い時間がかかるからである。過去 30 年間、望遠鏡で原始銀河を見つけようとする試みが数多く行われてきた。これは、銀河の形成過程を確認する上での発見の価値が高いためであるが、原始銀河から来るほど古い光が移動しなければならない距離は非常に長い。これと、ライマン アルファ波長が塵によって非常に容易に吸収されるという事実とが相まって、一部の天文学者は原始銀河は検出できないほど暗いのではないかと考えた。[9]
1996年、カナダ観測宇宙論ネットワーク（CNOC）を利用して、Yeeらは原始銀河候補を発見した。この天体は、非常に高い光度を持つ高赤方偏移の円盤状銀河であった。 [10]その後、この信じられないほどの光度は、前景の銀河団の重力レンズ効果によるものであると議論された。[11]
2006年、K.ニルソンらはライマンアルファ紫外線を放射する「塊」を発見したと報告した。分析の結果、これは初期宇宙の暗黒物質の塊に落ちた巨大な水素ガスの雲で、原始銀河を形成したと結論付けられた。[3] [4]
2007年、マイケル・ラウチら[12]はVLTを使って銀河間ガスからの信号を探していたところ、ライマンアルファ型紫外線を大量に放射する数十個の個別の天体を発見した。彼らは、これら27個の天体が110億年前の原始銀河の例であると結論付けた[5] 。
参照
参考文献
- ^ abcdef Djorgovski, SG (2001).天文学と天体物理学百科事典。第3巻（第1版）。ディラックハウス、テンプルバック、ブリストル：物理学研究所出版、ネイチャー出版グループ。pp. 2159–2165。ISBN 978-0-333-75088-9。
- ^ Seagrave, Wyken (2012). History of the Universe. Penny Press. 2014年7月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年7月18日閲覧。
- ^ ab Nilsson, KK; et al. (2006 年 6 月). 「GOODS 南フィールドのライマン α ブロブ: 暗黒物質ハローへの冷たい降着の証拠」.天文学と天体物理学. 452 (3): L23–L26. arXiv : astro-ph/0512396 . Bibcode :2006A&A...452L..23N. doi :10.1051/0004-6361:200600025. S2CID 14837456.
- ^ ab 「希少な塊が明らかに：水素ガスが暗黒物質の塊に落下する証拠？」ScienceDaily.com 。 2014年7月22日閲覧。
- ^ abcd Johnston, Hamish (2007-11-28). 「Proto-galaxies tip cold dark matter」. Physicsworld.com . 2014年7月18日閲覧。
- ^ Freeman, K; Larson, RC; Tinsley, B (1976).銀河: スイス天文学および天体物理学協会の第 6 回上級コース。スイス、ソーヴェルニー:ジュネーブ天文台。pp. 75–82。
- ^ Whalen, Daniel; et al. (2013年8月16日). 「原始銀河を破壊した超新星：迅速な化学物質濃縮と超大質量ブラックホールの成長」. The Astrophysical Journal . 774 (1): 64. arXiv : 1305.6966 . Bibcode :2013ApJ...774...64W. doi :10.1088/0004-637X/774/1/64. S2CID 59289675.
- ^ ギルモア、ジェラード; ワイズ、ローズマリー FG; クイケン、コンラッド (1989)。銀河の進化現象(第 1 版)。ケンブリッジ、イギリス:ケンブリッジ大学出版局。p. 194。ISBN 0-521-37193-7。
- ^ ボサン、グレゴリー D.「原始銀河」。カリフォルニア工科大学.edu 。2014 年7 月 18 日に取得。
- ^ Yee, HKC; et al. (1996 年 5 月). 「若い恒星集団によって発見された z=2.7 の原始銀河候補」.天文学ジャーナル. 111 : 1783. arXiv : astro-ph/9602121 . Bibcode :1996AJ....111.1783Y. doi :10.1086/117916. S2CID 1421568.
- ^ Williams, LLR; Lewis, GF (1996年8月)。「巨大原始銀河cB 58:重力レンズ効果の産物か?」Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 281 ( 3): L35–L39. arXiv : astro-ph/9605062 . Bibcode :1996MNRAS.281L..35W. doi : 10.1093/mnras/281.3.l35 . S2CID 14392384.
- ^ Rauch, Michael (2008 年 7 月). 「微弱な拡張線放射体の集団と光学的に厚い QSO 吸収システムのホスト銀河」.アストロフィジカル ジャーナル. 681 (2): 856–880. arXiv : 0711.1354 . Bibcode :2008ApJ...681..856R. doi :10.1086/525846. S2CID 16974679.
外部リンク
無料辞書『ウィクショナリー』で「原始銀河」を調べてください。
- 宇宙レビュー：銀河の形成と進化