国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院理学研究科 竹内 努 准教授は、自然科学研究機構国立天文台、ノースウェスト大学(南アフリカ共和国)、東京大学宇宙線研究所（国立大学法人東京大学 大学附置研究所）、オランダ宇宙研究所、国立大学法人鹿児島大学、国立大学法人九州大学、南アフリカ電波天文台、SKA機構などとのからなる国際研究チームにおいては、はと座の方向6.4億光年の距離にある銀河団Abell 3376を、南アフリカ電波天文台が運用する電波干渉計「ミーアキャット」注１）を使って観測しました。この銀河団は、 大小ふたつの銀河団が合体している現場で、この観測から銀河団の中心に位置する銀河から噴射されるジェットが、小さい銀河団の境界面で二手に折れ曲り、細くたなびくようす様子が初めてとら捉えられました。
この構造を作るメカニズムを解明するため、国立天文台の天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイII」注２）を用いたシミュレーションを実施しました。その結果、銀河団を包み込む磁場にジェットがぶつかることで二手に折れ曲り、折れ曲がった先から磁場に沿って細く伸びる構造を再現することに成功しました。
本研究によって、銀河から吹き出すジェットと銀河団磁場の相互作用の現場が初めて捉えられました。ジェットの構造を詳細に調べることで、直接観測することが難しい磁場の構造を明らかにするという新しい手法が得られたことになります。
この研究成果は、2021年5月6日付けChibueze, Sakemi, Ohmura et al. “Jets from MRC 0600－399 bent by magnetic fields in the cluster Abell 3376 ” として, 英国の科学雑誌『Natureネイチャー』に2021年5月6日掲載されました。
本研究は、文部科学省/日本学術振興会科学研究費補助金(20J13339,20J12591, 19K03916, 17H01110, 19H05076)の支援を受けて行われました。
・宇宙に存在する「銀河団」は100から数千の銀河からなり、数千万度から約1億度もの高温の「銀河団ガス」で満たされている。銀河団ガスは磁場を持ち、銀河団同士どうしが衝突を繰り返す過程で、揃った強い磁場が作られると考えられている。
・Abell (エイベル) 3376も、大小2つの銀河団の正面衝突が起こっている合体銀河団である。小さい銀河団の冷たいガスが大きい銀河団の熱いガスを押しのけ、コールドフロント呼ばれる境界面ができている。
・本研究では、南アフリカ電波天文台が運用する電波干渉計「ミーアキャット」を用い、電波で銀河団Abell 3376の中心領域を観測し、銀河団Abell 3376の中心に位置するMRC 0600－399のジェットの細かい様子を高精度に描き出した。
・ミーアキャットの高感度観測で、銀河団の中心に位置するMRC 0600－399から上下に伸びる2本のジェットのうち、上に伸びたジェットがコールドフロントの位置で折れ曲がっていることが明らかになった。さらに、非常に細いジェットが風上となる左側に約30万光年も伸びている事に加え、風下となる右側にもジェットが伸びていた。我々国際研究チームは、この両側に曲がったジェットを「両鎌(ダブルサイス)構造」と名付けた。
・この構造解明のため、国立天文台の天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイ II」を用いた3次元磁気流体シミュレーションを行い、コールドフロントの位置でジェットが磁場とぶつかった後、ジェットが折れ曲がる様子を再現した。ジェットがぶつかり変形を受けた磁力線が縮もうとする力によってジェットの進行方向が曲げられ、コールドフロントに沿ってジェットが流されていることが明らかになった。
・本研究によって、銀河から吹き出すジェットと銀河団磁場の相互作用の現場が初めてとらえられた。
◆詳細（プレスリリース本文）はこちら
(注1) 電波望遠鏡電波干渉計「ミーアキャット」：
南アフリカ共和国のカルー砂漠に設置された電波望遠鏡で、6.4台のアンテナをつないで干渉計として用いることで観測をしている。1台の直径は13. 5メートルで、これらのアンテナを8 キロメートルの範囲に配置することで、直径8キロメートルの望遠鏡と同じ分解能で観測することが可能となる。
(注2) 天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイII」：
国立天文台天文シミュレーションプロジェクトが運用する、シミュレーション天文学専用のスーパーコンピュータ。岩手県奥州市の国立天文台水沢キャンパスに設置され、3.087ペタフロップス(1秒間に約 3000 兆回の浮動小数点演算を行う)の理論演算性能を誇る。
https://www.nao.ac.jp/research/telescope/aterui2.html
雑誌名：Nature
論文タイトル：“Jets from MRC 0600－399 bent by magnetic fields in the cluster Abell 3376 ”
著者：Chibueze, Sakemi, Ohmura et al.
DOI : 10.1038/s41586-021-03434-1
URL : https://www.nature.com/articles/s41586-021-03434-1
https://sites.google.com/site/omegalabnagoya/home?authuser=0
https://sites.google.com/site/omegalabnagoya/member/takeuchi_tsutomu
