今日の宇宙画像　2005年9月28日号宇宙を泳ぐ竜(ドラゴン)と空飛ぶ円盤の謎解きその２　惑星テラ見聞録

Hubble Observes the Fire and Fury of a Stellar Birth
Credit : HST, STScI, NASA, et al.
Explanation
The Hubble telescope has provided a detailed look at the fitful, eruptive, and dynamic processes accompanying the final stages of a star's "construction." The Hubble images provide a dramatically clear look at collapsing circumstellar disks of dust and gas that build stars and provide the ingredients for a planetary system. The pictures also show blowtorch-like jets of hot gas funneled from deep within several embryonic systems and machine gun-like bursts of material fired from the stars at speeds of a half-million mph. The Hubble observations shed new light on one of modern astronomy's central questions: How do tenuous clouds of interstellar gas and dust make stars like our Sun?
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　今日の宇宙画像は、宙飛ぶ円盤物体の仲間の宇宙ドラゴン、宙の竜です。
　どちらも私たちの太陽系誕生過程を明らかにできる観察対象です。
　ですから、この謎解きは、簡潔に済ませるわけに行きませんので、第２弾として、ちょっと詳細に掘り下げてみました。
　宙飛ぶ円盤も宙の竜も、ハッブルの鋭い鑑識から何とか逃れようとしているかもしれません。
　ですから、先日の空飛ぶ円盤が、今日は、宙飛ぶ円盤の串カツに変貌して登場しています。
　これだけ執拗に覗き込むハッブルでさえ、それでも、まだまだ多くの謎を残す天体の正体を暴ききれていません。
　ここは、ハッブルの優れた観察に少しでも近づくためにも、しつこく第３弾を次号の宇宙画像で取り上げたいと思います。

　2005年 10月9日　t.sasaki

星の出生の炎と激しさを観察したハッブル

画像の説明

　ハッブル望遠鏡は、星の「建造」の最後の段階と同時に起こる断続的に噴出するダイナミックな過程の詳細な観察を提供しました。
　ハッブル映像は、星を造って惑星システムに成分を供給する塵とガスの星を囲むディスクの崩壊を格段に明白な観察で提供します。
　画像は、また、いくつかの未発達のシステムの深みからトーチランプのようになった熱いガスのジェットが、機関銃の連射のように毎時80万キロメートルの速度で星から物質を発射していることを示します。
　ハッブル観察は、恒星間ガスと塵の非常に薄い雲が、星がどのように私たちの太陽のようになるかという、現代の天文学の主要な問題の1つに新しい光を投じました。

		ハッブル画像は、ジェット構造と展開に関してモデルの全クラスを除外するように見えます。　ディスクは、ガスのゆっくり回転する雲が、ガスが、星を結成するために崩壊しているか、大規模なブラックホール上に落ちているかどうかにかかわらず、重力の下で崩壊する時の自然な結果であるようです。　星の上へ落ちている物質は、車輪を貫く車軸のような星の自転軸に続く経路に沿って吹き飛ばされるとき、ジェットをつくります。　ジェットは、違った形で、物質が星に達することを防止する一方で、余分な角運動量を運び去ることによって、星の形成を援助する可能性があります。　ジェットは、さらに天文学者に対して、星とディスク内部の活動のユニークな一見を提供します。　ハッブルでさえ、物質が形成途中の星の表面上に最終的に突入にする場面を見ることができないけれども、新しい観察は、それでもその過程について多くを私たちに話しています。　研究者たちは、私たちの銀河の近くで個別に星のいくつかの出生現場を観察しました。　これらの観察した天体の全ては、ほぼ同じ物語を私たちに話しています。
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HH34のジェット
私たちは、単なる少数の変った天体の特色としてではなく、星の形成の重大な一部である過程を疑いなく見ています。　ハッブル画像が、一般に星の形成のモデルとして認めらるけれども、詳細な説明のために画板へ理論家を呼び込む必要があります。　将来の星の形成のモデルでは、ジェットがどうしてディスク内で明確なそのような領域から放出されるか、また、どのような理由で、ジェットが星から数十億キロメートルも集束しているのか、ジェットの中のガスが周期的に類似して放出されるのかなど考慮を必要とすべき点があります。　とても急速にジェットが変化しているので、ハッブルは、これからもこれらの天体の発展を記録し続けることができるでしょう。

ハッブル宇宙望遠鏡による異なる未発達の星々の観察は、星の形成理論の更なる進歩を要求すると共に新しい詳細を示しました。　また、ハッブル観察は、現代の天文学の重要な問いかけのひとつである「恒星間のガスと塵の薄い雲が、どのように星を私たちの太陽のようにするか」に対して、新しい光を投じました。　初めて、私たちは、私たちの太陽系の規模で生まれたての星のクローズアップを見ていて、内部の現場を徹底調査することができます。　その際には、星の出生の詳細なモデルを作成することができ、私たちの太陽と惑星の形成の非常により良い理解を得ることができます。　ハッブル映像は、星を造って星を取り囲む塵とガスのディスクが、崩壊しながらその成分を惑星システムに供給して、ディスクの深みから未発達のいくつかのシステムの範囲内で漏斗形になった熱いガスのトーチランプのように、星々から毎時80万キロメートルで発射される物質のジェットの噴射を格段に明白な様子で提供しました。　映像は、太陽が45億年前生まれた時に私たちの太陽系で起こった事象に対して、重要な手掛かりを提供します。　天文学者は、一般的に、原始星が誕生した塵とガスのディスクが、同じ平面にあって同じ方角へ太陽の周囲を回ったので、地球と他の8つの惑星が星を回るディスクから圧縮されたと考えています。
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	空飛ぶ円盤　HH30のジェット
この理論によれば太陽が点火した時、それは残りのディスクを吹き飛ばしましたけれども、惑星が誕生する前ではありません。　ハッブル映像は、天文学者の星の研究について全く新しい分野を開いて、不確実性であった過去の10年分を晴らしたようです。　現在、私たちは、星の出生の多くの詳細が間近で明白に見られるほど星を近くに見ることができます。　ハッブル映像で現れた重要な詳細は、以下の点を挙げることができます。　ジェットは、星とディスクの内側の一部から始まって、源の数十億キロメートルの範囲内で狭い光線に閉じ込められます。ジェットがどのように集中するか、あるいは、集束するかは知られていません。　1つの理論は、星またはディスクで発生する磁場が、ジェットを拘束するかもしれないということです。星は、星の上へ崩れているディスクの性質に対する洞察を提供するかもしれないガスの塊りを撃って消します。　数珠つなぎになったジェット構造は、どのように物質の塊りが、気紛れのように星へ落ちたかについて記録した「テープ」のようなものです。　1つの事例では、ハッブルで天文学者が、小塊の移動に続いてそれらの速さを測定することができました。数兆キロメートルもの長い通り道に沿ったジェットの小刻みな波模様は、ガスの根源が位置と方向を変えていることを示唆しています。　また、ジェットの小刻みな波模様は、一つ以上の目に見えない原始星の仲間の重力影響から生じるかもしれません。　ディスクとジェットは、宇宙で一般的に遍在していて、いろいろな現象としてエネルギーと物理的な規模で広大な範囲で起こります。　これらの若い星を囲む構造についての理解を得ることは、新星、ブラックホール、電波銀河、クェーサーなどの天文学における同様な活動に光を当てるかもしれません。

		このハッブル宇宙望遠鏡映像は、新しく育っている星HH-30を先例のない詳細で現しています。　1年間隔で行われた露出は、毎時80万キロメートル以上で星から放出されているガスの小塊（矢印）の高速移動を示します。　ジェットは、星を取り囲みその星を眺めから隠す塵の暗いディスクの中心から生じています。　おそらく、ディスクは、星の上へ物質を供給して、それの一部は、過熱されて星の回転軸に沿って外へ噴出します。　小塊の存在は、物質のかなりの量が生まれたばかりの星の上へ落ちて、星の形成過程が断続的で一時的なことを示唆します。　ハッブル宇宙望遠鏡は、私たちの太陽系くらいの大きさで育っている星の回りにある融合ディスクを、初めて、私たちに示しました。　ディスクの上下層の面を直接この見地から見ることができて、それは、星の形成について視覚的に従来の融合ディスク理論を確かめることができました。
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これらの映像は、ハッブルが撮った3つの新しく育っている星々からのガスのジェットで、星の形成過程において詳細な新しい面を示していて、星の出生の秘密についての問いを解く手助けになっています。　ジェットは、星の形成についての変遷の一般的な「排出産物」です。　これらのジェットは、ディスクから離れて未発達の星上へ落ちているガスと塵が吹き飛ばされて生じる事象です。　左上の画像は、HH-30と呼ばれている原始星の天体の眺めで、新しく育っている星を取り囲む塵の真横向きディスクを露わにしています。　星が、ディスクの最も高密度部分の奥に隠される一方、育っている星からの光は、上下のディスク表面を照らします。　赤みがかったジェットは、ディスクの内部の領域から、そして、おそらく直接、星から放射されてします。　ハッブルの詳細な映像は、ジェットが数十億キロメートルも星から広がっている一方で、狭い光線として閉じ込められていることを、初めて示しました。　この原始星は、星座牡牛座内に450光年離れて位置します。
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	HH30,HH34,HH47のジェット
著しい数珠つなぎ構造の風変わりで遠くへ飛んでいる右上のジェットは、原始星HH-34の眺めです。　かつての流体力学の結果の様に思われるジェット機の排気でダイヤモンドに衝撃を与えるのに類似したこの構造は、実際に、毎時80万キロメートル以上の速度で星から放出される高密度ガスの「機関銃の弾丸」のような突風が生み出しています。　この構造は、星が、物質のかなりの量が周辺のディスクから星の上に落ちる形式の気まぐれな「発作」を通り抜けていることを示唆します。　この原始星は、私たちの近くの豊富な星の誕生域であるオリオン星雲近くにあり、1,500光年離れて位置します。　下の画像のHH-47と呼ばれる5兆キロメートルを越す長さがあるジェットのこの眺めは、画像の左端の近くで宇宙塵雲の内部に隠された星がグラグラと揺れているかもしれない結果で、おそらく、伴星の引力に起因して非常に複雑なジェット・パターンとして現れています。　ハッブルの詳細図は、ジェットが濃いガス雲を通り過ぎる時に空洞を掘って、現在、高速で恒星間空間を移動していることを示します。ジェットが恒星間のガスと衝突するとき、衝撃波が生じて、ジェットが白熱する原因になります。　左側の白いフィラメントは、塵とガスに覆い隠されたままの生まれたての星からの光を反射しています。　HH-47システムは、南半球から見ることができる古代の超新星残りのゴム状星雲の端に、私たちから1,500光年離れて位置します。　各々の画像の左下角の目盛りは、1,500億キロメートルで、地球と太陽の距離の1,000倍を示しています。全ての映像は、可視光でハッブルの広角フィールド・平床式マイクロ・フィルム・カメラ2でデータを得ました。　HHとは、ハービッグ・ハロー(Herbig-Haro)天体の略称で、原始星に関係があってその星から立ち去っているように見える星雲状物質の明るいジェット流の質量放出を示す小さな星雲です。

星が、十分に熱くなる時、物質の融合を止めて、おそらく惑星が誕生する前に星の回りのディスクの多くを吹き飛ばしているでしょう。　私たちの太陽系の創造に関する一般に認められた理論は、それがディスクからできたということで、そして、惑星の軌道が、ディスクの「骨格」の残りであるということです。　また、惑星全てが同じ方向でざっと同じ面になって太陽を軌道に乗って回る理由と解釈されています。　ディスクが、星から離れて「閃光を放つ」のを見ることができます。それは、星から遠い距離ほど濃くなっています。　この作用は、それがディスク内により遠くの物質を取り出すので、ディスク中央面に落ち着くのに長い間を必要としているからと解釈することができます。　閃光を放つことは、そのような天体のスペクトルの詳細を説明するために推測されたけれど、これらの規模で、以前に、直接これまで観察されませんでした。
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星が、放出したガスの超大作のジェットで記録したようなこのハッブル望遠鏡映像は、星が誕生する新しい秘密を、また、明らかにしています。　中央の画像は、宇宙エイリアンの背骨を連想させるような半光年の長さのガスの噴射で、画像の左下角に位置する新しく育っている星を隠すガスの暗雲と塵から飛び出しました。　左上の星の近くの一部のジェットの拡大画像は、放出されたガスが、恒星間の媒体と衝突する時に起こる複雑な相互作用を示しています。　方向での明らかな変化は、ジェットを噴出する源が、目に見えない伴星または不安定性メカニズムの重力闘争に見舞われた星のぐらつきに起因して、形作られているのかもしれません。
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右下の画像は、ジェット物質の大きい塊りが、水面を高速で移動するボートが造る波のように、上流のガスと衝突して弓形の衝撃波をつくっています。　ジェットは、この過程を通り過ぎて星を囲む空洞を掃除し、それによって多くの物質が、星の上へ重力の融合過程の一部として落下制限の役に立っているのかもしれません。　この映像データもハッブルの広角フィールド平床式マイクロ・フィルム・カメラ2で得ました。　HH-47は、星座ヴェーラ内に私たちからおよそ1,500光年離れて位置します。　星は、ゴム状星雲の端にある濃いガス雲の中で育っています。

		このハッブルのHH-1, HH-2の映像は、生まれたばかりの星が、そのそばに放出したガスの一対の不気味な素晴らしい噴射で表して、星の出生の新しい秘密を暴露しています。　上の画像は、端から端まで僅か１光年の範囲です。　ジェットの中間にこの構造を創った源泉の若い星があって、塵の暗雲の背後に表示から隠されています。　どちらの端もガスのほとんど対称形の小さい塊は、ジェットが恒星間のガスに激しくぶつかったところです。　左下の星の近くの範囲のクローズアップは、星が、機関銃のように爆発し放出したガスの白熱した塊りの列を現しています。　これは、星の形成過程の変遷について、新しい手掛かりを提供します。
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ジェットは、若い星を軌道に乗って回っている塵とガスの渦巻きから放出されています。　右下のこの矢じりのような構造の画像は、高速の物質がより遅い速度の媒体に遭遇する時に生じる代表的なボウショック型です。　若い星のジェットは、そのジェットに関連する原始星から立ち去っているように見えるHH天体と呼ばれる星雲状物質の明るい一区画の可視光観察で、30年前に発見されました。　映像データは、広角フィールド平床式マイクロ・フィルム・カメラ2で得ました。　この画像のHH-1とHH-2は、私たちから1,500光年離れて星座オリオン座内に位置しています。

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　３Ｄ立体画像の付録です。交差法で立体的に見るには、左右の画像の中間(画像下の真ん中の黒点の上)に両目の焦点を合わせます。いわゆる、寄り目にします。平行法で立体的に見るには、左右のそれぞれの画像の下にある黒点の上の真ん中あたりに視線を持っていきます。このときには、両方の画像が、ぼんやりと見えるように画面をつき抜いてその先に焦点を当てるつもりで見ます。ほとんどを交差法にしています。平行法で見たい方は、画像をコピーして左右の画像を入れ替えてください。２００２年４月３０日ページに立体視の方法について掲載しています。