若い星々が銀河をどう形作るか：PHANGSサーベイ、JWST・ハッブル・ALMAで18,000の星形成領域をマッピング

二つの銀河の物語：環境が結果を左右する

星形成領域が成長を続けるか、それとも停滞するかは、その周囲の環境に強く依存します。天の川銀河のような通常の渦巻銀河では、このフィードバック過程は比較的秩序立っています。しかし、より極端な環境では状況が一変します。

研究では、NGC 3256という銀河が極端な事例として注目されています。この銀河は、ほ座（Vela）の方向に約1億光年彼方に位置する、二つの銀河が衝突して形成されたスターバースト銀河です。GOALS（Great Observatories All-Sky LIRG Survey）プロジェクトによって研究されたNGC 3256では、非常に異なる様相が描き出されました。

NGC 3256におけるフィードバック圧力は、天の川銀河のような渦巻銀河と比較して、実に約100倍も強いのです。これにより、ガスが単純な平らな円盤に落ち着くことができない、はるかに乱流的で予測不可能な環境が作り出されています。高密度領域にある若い大質量星団はこの強烈な圧力によって閉じ込められていますが、それでもほとんどの星団は膨張を続けるだけの力を保持しています。

NGC 3256の分子ガスはあらゆる指標で極端です。巨大分子雲の速度分散の中央値は23 km/s、質量面密度は470 M☉ pc⁻²、内部乱流圧力は通常の円盤銀河のものより一桁も高い値を示しています。

目に見えていただけの塵のベール：隠された若い星団群

サイジア・シャーリン・ネハ（Sajia Shahrin Neha）氏による付随研究では、JWSTのNIRCamおよびMIRI装置を使い、波長2～21マイクロメートルでの撮像により、近傍銀河内の若く塵に覆われたコンパクトな天体を調査しました。その結果、宇宙塵に完全に埋もれてしまい、従来の光学観測ではまったく見えなかった、これまで隠されていた若い大質量星団（YMC: Young Massive Cluster）が明らかになりました。

これらの塵に包まれたYMCは、星団形成の最も初期の段階を表しており、JWSTの赤外線能力が初めて捉えることを可能にしたものです。NGC 3256だけでも、JWSTはこのような重く覆い隠されたYMCを116個も特定しました。これは、以前のハッブル宇宙望遠鏡の研究と比較して、塵に覆われた大質量星団の既知サンプルを一桁も増やす結果となりました。データは、これらの出現しつつある星団に対して、塵がわずか300～400万年未満という短期間で取り除かれることを示唆しています。

銀河進化モデルへのベンチマーク

研究チームは、これらの測定結果が「これまで研究できなかった物理的条件」を提供し、異なる環境で銀河がどのように進化するかについてのモデルを改善するための重要な基準（ベンチマーク）となると結論づけました。

この発見は、若い星々が超新星爆発のような劇的なイベントが起こるはるか以前から、どのようにして母銀河に影響を与えているかを説明するものです。また、フィードバックモデルは、穏やかな渦巻銀河から激しい銀河合体に至るまで、環境の文脈を考慮に入れなければならないことを示しています。埋もれた星団の発見と合わせて、この研究は天文学者に星形成のより完全なセンサスを提供し、これまで不可視だった最も初期かつ最も塵に覆われた段階を埋めるものとなっています。

今後の展望

PHANGS-JWST Treasury Survey（財務省調査プログラム）はデータ収集を継続しており、星形成の完全なインベントリ、星団の正確な質量と年齢の測定、そして恒星フィードバックが星間物質をどのように変化させるかの詳細な地図を、多種多様な銀河環境にわたって作成する計画です。