すばる望遠鏡が明かした、銀河Leo IIの大きな広がりと複雑な進化

【2007年11月28日 すばる望遠鏡】

すばる望遠鏡による観測で、地球にもっとも近い銀河の1つであるLeo IIが、これまで見えていた範囲よりずっと大きな広がりを持っていることが明らかになった。また、小さくて単純な見かけをもつLeo IIで、複雑な星形成が進んできたことを示す興味深い観測結果が得られた。

（Leo II の擬似カラー画像）

Leo II の擬似カラー画像（V、Icバンドの画像から合成）。クリックで拡大（提供：国立天文台）

（Leo IIの明るさの分布）

Leo IIの明るさの分布。明るさは、白→赤→黄→緑→青の順で暗くなる。黒は星が見られない部分。図中左側（銀河の東側）にあり緑で表されているのが、今回の観測で明らかになった細長い構造。クリックで拡大（提供：国立天文台）

Leo IIは、しし座の方向67万光年の距離にある矮小銀河（通常の銀河に比べ恒星数が少なく、光度も暗い銀河）だ。われわれの天の川銀河（銀河系）に比べ、明るさは10分の1以下程度しかなく、質量も2万分の1（太陽の1千万倍）しかない。このようなとても小さく暗い矮小銀河は、銀河系の周りに約10個、銀河系とアンドロメダ座大銀河（M31）を中心とした局部銀河群に約40個存在していることがわかっている。

大きな銀河は、Leo IIのような矮小銀河を多数飲み込むことで成長してきたと考えられている。つまり、現在生き残っている矮小銀河は、矮小銀河自身の誕生や進化を知るためだけなく、大きな銀河の進化を探る上でも重要なのだ。

しかし、その見かけは暗く、大型望遠鏡を使わなければ詳細な観測はできない。そこで、国立天文台、東京大学などの研究チームは、すばる望遠鏡の主焦点カメラ（Suprime-Cam）を用いてLeo IIの観測を行った。

研究チームは、まず銀河の中心から半径に対する赤色巨星（解説参照）の数を数え、Leo IIの星が外側のどの範囲にまで存在しているのかを調べた。その結果、今まで星がないと思われていた領域に赤色巨星が存在していることが明らかとなった。

また、Leo IIに含まれる星の明るさの分布図を作成することで、銀河の東側（明るさの分布画像では左側）にひじょうに暗く細長い構造が明らかになった。この構造は、比較的年齢の古い星によって占められている。今回の観測データだけでは、この構造がどのように形成されたのかはわからないが、Leo IIの周りに付随していた球状星団のような古い星団がLeo IIの潮汐力によって壊されたためではないかと考えられている。

さらに、場所ごとに構成する星の性質が異なることもわかってきた。ほとんどが年老いた星で作られているLeo IIだが、その中心付近にはまだ若い星が存在しているのだ。このことは、 Leo IIという銀河の進化の歴史を物語っている。つまり、最初は銀河全体で星を誕生させていたが、80億年前くらいから星生成活動が銀河の外側から終息していき、ついに40億年前くらいには、中心部を除いて星の生成活動がほとんど止まってしまったと考えられる。

Leo IIは、見かけは整った単純な形態をした小さな銀河だが、実は見かけよりもずっと大きな広がりを持っており、星形成の歴史もそう単純ではないことが今回の観測で明らかとなった。今後、Leo IIのような矮小銀河の観測が進むことで、進化モデルが構築されることが期待されている。

赤色巨星

太陽と同じように、主に水素をヘリウムに変換する核融合反応で輝いている恒星は「主系列星」と呼ばれ、人間で言えば青年期から壮年期にあたる。一方、老年期に入った恒星は「赤色巨星」と呼ばれ、名前の通り赤くて巨大にふくらんでいる。