なぜ分子雲の量の割に作られている星の数は少ないのか？ それは何かが高密度ガスの形成を阻害しているから

天の川銀河の大規模分子雲サーベイプロジェクト“FUGIN”の観測データから、星の生産現場となる高密度ガスの量が、低密度ガスに比べて非常に少ないことが明らかになりました。

なぜ、高密度ガスの量は少ないのでしょうか？
低密度ガスが自身の重力に任せて自由に高密度ガスを作った場合、分子雲の大部分が高密度ガスで満たされてしまうはずです。

そうならないのは、高密度ガスの形成を阻害している何かかがあるから…
それにより生まれてくる星の数が少なくなっているそうです。


銀河を漂う冷たいガス“分子雲”

銀河に含まれる数百億～数千億もの星々は、銀河を漂う“分子雲”と呼ばれる冷たいガスから生まれます。

分子雲には、ガスが薄い部分“低密度ガス”とガスが濃い部分“高密度ガス”があり、低密度ガスの中で高密度ガスが作られ、さらにその高密度ガスの中から星が作られていきます。

様々な銀河の観測から分かってきたのは、銀河に分布する分子雲の総量に比べて作られている星が少ないこと。
簡単な計算モデルから予想される数の1000分の1しか誕生していないようです。

もちろん、高密度ガスにおける星の誕生過程の理解については様々な研究によって進んでいます。
でも、分子雲で作られる星の数が予測よりも少ないという問題の解決には至らず…

そもそも、高密度ガスがどのようにして作られるのか、分子雲の中に高密度ガスはどれくらいあるのかという根本的なことも、まだよく分かっていないんですねー


なぜ、分子雲の量の割に作られている星の数が少ないのか

今回、こうした分子雲の問題解明を目指して研究を進めたのは国立天文台のグループ。
野辺山45メートル電波望遠鏡で2014年から2017年に実施された天の川の分子雲サーベイプロジェクト“FUGIN”の観測データを解析し、2万光年にわたる範囲の低密度ガスと高密度ガスの量を精密に測定しています。

低密度ガスと高密度ガスはサイズが大きく異なり、高密度ガスは低密度ガスの広がりの100分の1から1000分の1くらいしかありません。

そのため、これまでの観測で問題になっていたのが、高密度ガスをとらえる高い空間分解能と、低密度ガス全体をカバーする広い観測範囲を両立すること。

この問題を解決したのが、天の川銀河の電波地図作りを目指してきたプロジェクト“FIGIN”でした。
このプロジェクトにより、世界で初めて低密度ガスと高密度ガスの広域かつ詳細な分布が描き出され、分子雲の全貌が明らかになります。

プロジェクト“FUGIN”で得られた天の川の分子雲の分布。 （上）分子雲の3色電波画像（赤が12C0、緑が13C0、青がC180の分子からの電波強度）、 （下）低密度ガス（左）と高密度ガス（右）の電波強度画像。 低密度ガスは12C0で、高密度ガスはC180で検出される。 低密度ガスに比べて高密度ガスがごく一部でのみ検出されていることが分かる。

研究の結果分かってきたのは、2万光年の範囲に含まれる低密度ガスの総質量が太陽1億個分であるのに対し、高密度ガスはその3％に当たる太陽300万個分しかないこと。

そう、分子雲の大部分が低密度ガスであり、高密度ガスはほんのわずかしか存在していないんですねー

さらに分かってきたのが、天の川銀河の渦状腕では高密度ガスが質量比およそ5％とやや多く、腕の間の空間や棒状構造では質量比0.5％以下と少なくなることでした。

低密度ガスが自身の重力に任せて自由に高密度ガスを作った場合、予測では分子雲の大部分が高密度ガスで満たされてしまい、低密度ガスがほとんど無くなってしまうことになります。

でも、現実はその逆…　高密度ガスはほとんど作られていません。

そこで考えられるのが、何か高密度ガスの形成を阻害しているものがあり、それにより生まれる星の数も減ってしまっているということ。
阻害している何かが分かれば、分子雲の量の割に作られている星の数が少ないという問題も解決するはずです。

今後、銀河の様々な場所での低密度ガスと高密度ガスの量や状態をさらに詳しく調べていけば、高密度ガス雲の形成を阻害する要因が突き止められ、高密度ガス形成と星形成にかかわる謎の解明が進む っといいですね。


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