アンテナ銀河：進行中の宇宙衝突

6000万光年の宇宙実験室

アンテナ銀河（NGC 4038とNGC 4039）は、地球から約6000万光年離れたからす座に位置しています。その名は、両側に伸びる長い物質の腕が2本の曲がったアンテナのように見えることに由来します。これらの腕は、2つの渦巻銀河の衝突によって生じた重力潮汐相互作用によって形成されます。

この現象は、合体の高度な段階を示しています：星の円盤は既に部分的に絡み合い、衝突によって圧縮された領域では大規模な星形成領域が発達しています。星間ガスの局所密度は時として1 cm³あたり\(10^3\)個の粒子を超え、星形成活動（スターバースト）を引き起こします。

銀河合体の過程

2つの銀河の衝突は、恒星同士の直接的な衝突を意味しません。恒星間の距離は非常に大きいため、重力相互作用が支配的であり、恒星自体が衝突することはありません。しかし、星間ガスや塵は強い摩擦と圧縮を受けます。

Toomre & Toomre（1972年）による数値シミュレーションによると、アンテナ銀河で見られる潮汐の橋や尾は、銀河成分の軌道エネルギー交換によって生じます。これらの構造は一時的であり、合体が完了するまでの数十億年の間に消散します。

大質量星の形成とシステムの進化

アンテナ銀河の中心領域には、数百の若い星団があり、その中には質量が\(10^6\ M_{\odot}\)を超えるものもあります。これらの星団は、楕円銀河で観測される球状星団の祖先かもしれません。システムの赤外線光度は、年間約\(50\ M_{\odot}\)の星形成率を示しており、これは現在の天の川銀河の50倍です。

合体モデルによると、約4億年後にはNGC 4038とNGC 4039は1つの楕円銀河を形成し、力学的散逸と暴力的な緩和によって安定化されます。この過程は、エドウィン・ハブル（1889-1953）によって想定され、現代の観測によって確認された銀河の形態進化シナリオを示しています。

ダイナミクスと可視構造

可視の腕は20万光年以上にわたって広がっています。ドップラー効果によって測定された放射速度は、数百km·s⁻¹に達します。システムの質量中心は比較的安定していますが、銀河核は100万年あたり数十パーセクの速度で接近しています。

注：
アンテナ銀河の研究は、将来の衝突、特に約40億年後に予想される天の川銀河とアンドロメダ銀河の衝突を理解するための参考となります。

物理パラメータの比較

出典：ESA/Hubble、Toomre & Toomre (1972)、およびALMA Observatory。