大マゼラン雲に26光年の「分子雲ジェット」――名大・岐阜大、ガンマ線連星LMC P3の謎に迫る

見つかったのは「光速のジェット」の直接映像ではない。その存在を示唆する、冷たい分子ガスの痕跡だ。

26光年の「細い傷跡」を、電波が映し出した

夜空を見上げても、その筋は肉眼には見えない。地球から約16万光年離れた大マゼラン雲に、幅およそ３光年、長さ約26光年の細長い分子ガスの構造が延びている。名古屋大学と岐阜大学などの研究チームは、チリにあるアルマ望遠鏡の観測から、この構造が強烈なガンマ線を放つ連星「LMC P3」に結び付くことを突き止めた。成果は2026年10月30日付の学術誌『The Astrophysical Journal Letters』に掲載された。宇宙の「光るジェット」を直接撮影したわけではない。見つかったのは、その通過によって周囲のガスに残された可能性のある痕跡だ。

何を観測し、何を推論したのか

観測の出発点は、星間空間にある一酸化炭素（CO）が放つミリ波・サブミリ波の電波だった。研究チームはアルマ望遠鏡のバンド６・７を用いて分子ガスの分布や速度、励起状態を解析した。細長い領域のガス温度は約33～60ケルビン。周辺のガスはおおむね15ケルビンで、顕著な温度差がある。熱源となる明るい星がその構造に沿って見当たらないことも重要だ。温度の高い分子ガスが直線状に延びる事実は観測に基づく。一方、その成因が光速に近い高エネルギージェットによる衝撃加熱だという結論は、観測とモデルを組み合わせた解釈である。

ガンマ線連星LMC P3とは

LMC P3は巨大な恒星と、ブラックホールまたは中性子星と考えられる高密度の天体が互いの周りを回る連星だ。約10日で公転し、極めて明るいガンマ線を放つ。大マゼラン雲の超新星残骸「DEM L241」に関連する天体として研究されてきた。研究機関の英語発表によると伴星は太陽の30倍以上の質量を持つ。高エネルギーの光がどこで、どんな仕組みで生まれるかは、長く解けない問いだった。

二つの説明――パルサー風か、マイクロクエーサーか

有力な説明の一つは「パルサー風」モデルである。高速回転する中性子星が吐き出す粒子の流れと、重い伴星から吹く恒星風が衝突し、粒子を加速するという考え方だ。もう一つは、相手の星から供給された物質がコンパクト天体の周囲に降着円盤をつくり、そこから細いジェットが噴き出す「マイクロクエーサー」モデル。今回の分子ガスの形状と温度は、後者に新しい根拠を与える。ただし単独の観測で前者が完全に否定されたわけではなく、コンパクト天体の正体も確定していない。

見えない高エネルギージェットの「筆跡」

高速で細い流れが周囲の比較的冷たい分子雲にぶつかれば、衝撃波でガスが圧縮・加熱され、その跡が電波で見える可能性がある。観測されたCOの筋は、ジェットそのものと同一ではない。いわば水面に残った航跡から船の進行方向を考えるように、低温ガスの姿から高エネルギー過程を推定している。この区別が、派手な宇宙画像を使うニュースには欠かせない。

2016年の発見から、2022年の観測へ

LMC P3が銀河系外の明るいガンマ線連星として注目されたのは2016年。今回の研究では2022年からアルマ望遠鏡による対象領域の観測を進め、複数のCO輝線を解析した。先行研究は高エネルギー放射そのものに注目してきたが、今回の焦点はその放射源が周囲の星間ガスに残す「環境への作用」にある。目に見えないエネルギーを、比較的低温の物質が記録しているかもしれないのだ。

宇宙のジェット研究を切り開いたSS 433

マイクロクエーサーという考えを理解するうえで、天の川銀河内の天体SS 433は重要な先例だ。降着円盤と相対論的ジェットを伴う系として長く研究され、周囲に大きな影響を及ぼすことが知られる。名古屋大学の発表はLMC P3の活動をSS 433に匹敵する可能性があると論じている。ただし、その比較は研究者の物理的な解釈であり、今回の観測がLMC P3のジェット速度を直接測定したという意味ではない。

なぜ大マゼラン雲なのか

大マゼラン雲は天の川銀河に近い伴銀河だ。同じ銀河系内の天体では距離や手前の塵が比較を難しくする場合があるが、大マゼラン雲は多くの対象をほぼ共通の距離で研究できる場となる。星形成、超新星爆発、ガスの循環を調べるうえでも重要な実験場だ。今回の発見が確かなら、コンパクト天体の活動が星間物質をどのように変えるかを、銀河系外で追跡する手がかりが増える。

国際望遠鏡アルマと日本の観測研究

南米チリのアタカマ高地にあるアルマ望遠鏡は、日本、欧州、北米などが参加する国際的な観測施設だ。日本の研究者は望遠鏡と観測装置の開発、観測・解析の両面で研究を積み重ねてきた。今回の論文には、名古屋大学の福井康雄名誉教授、岐阜大学の佐野栄俊准教授、ブヴァナ・ガディケレ・ラジェンドラ研究員、柘植紀節特任助教らが参加した。肩書と漢字表記は両大学の公式発表に従った。

次の検証で問われること

今後の焦点は、分子ガスの速度構造や向きをさらに詳しく調べ、別波長の観測と突き合わせることだ。高エネルギージェットがいつ、どの程度の強さで発生したのか。より弱い別のCO構造は同じ機構で説明できるのか。パルサー風の寄与をどこまで除外できるのか。今回の論文は強い証拠を提供するが、これらの問いへの最終回答ではない。

「発見」の核心は、ガンマ線ではなく冷たいガス

驚くべき点は、宇宙で最も高いエネルギーを持つ光の謎を、冷たい分子ガスの電波から探ったことにある。何十光年にも延びる細い筋が、高速ジェットの存在を語る「痕跡」なのかもしれない。遠い銀河の静かなガスが、激しい宇宙の活動を知らせる。日本の研究チームが切り開いたのは、そんな観測の新しい読み方だ。