天の川銀河の恒星ハローは球体ではないことが判明

私たちの銀河系にある恒星ハローは、天文学者に新たな考察の材料を与えている。これまで、誰もがハローは球形だと思っていた。しかし、どうやら実際はそうではなかったようだ。ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのチームが行った新しい測定によると、それは傾いた長方形のサッカーボール状の形をしているとのことだ。このことは、私たちの銀河系の古い歴史について、天文学者に興味深い物語を語っている。

「恒星ハローの形状は、非常に基本的なパラメータであり、我々は以前よりも高い精度で測定しました。恒星ハローが球形ではなく、サッカーボール、ラグビーボール、ツェッペリンなど、好きな形をしていることは、多くの重要な意味を持ちます。」と、ハーバード＆スミソニアン天体物理学センターの博士課程学生である研究主幹Jiwon “Jesse” Han（ジウォン・ジェシー・ハン）氏は語っている。

では、天文学者が何年も前から予測していたように、ビーチボールのようでないとしたら、それは大きな問題なのだろうか。実は問題なのだ。この奇妙な形は、天の川銀河の初期の歴史を知る重要な手がかりとなる。Han氏の共著者Charlie Conroy（チャーリー・コンロイ）氏は、「恒星ハローの傾きと星の分布は、我々の銀河系が70億年から100億年前に別の小さな銀河と衝突したことを劇的に立証しています」と言う。

天の川銀河の周りにあるハローの進化の歴史には、いくつかの興味深いキャラクターが存在する。まず、天文学者が「Gaia-Sausage-Enceladus」またはGSEと名付けた、奇妙で孤独な矮小銀河が存在する。この名前は、欧州宇宙機関の宇宙船ガイアに由来している。2つ目は、そのデータセットにあるGSEの形状に由来している。最後に、エンケラドスはギリシャ神話から来たものだ。GSEがガイアのデータの中に隠されていたように、彼は埋もれた謎の巨人だったのだ。

数十億年前、GSEは天の川と衝突した。衝突は、小さな銀河から大きな銀河を作るための自然な方法であり、私たちの銀河もそのように形成された。そのぶつかり合いがGSEをズタズタにし、両銀河の星を分散させて銀河を囲むハローにした。また、両者の相互作用によって、ハローの中に星が積み重なった。そのため、ハローの形が大きく変わった。そして、GSEは斜めにやってきたので、衝突によって傾きも生じた。驚くべきは、その形が今でも奇妙にずれていることだ。

何十億年も経てば、ハローは「球状化」していると思うだろう。しかし、星々はこの奇妙な三軸の形をした「雲」の中に留まっているのだ。Conroy氏によれば、何か別のもの、つまり暗黒物質が関与しているのだという。「この傾いたハローは、その下にある暗黒物質ハローも傾いていることを強く示唆しています。暗黒物質ハローの傾きは、地球上の研究所で暗黒物質粒子を検出する能力に大きな影響を与える可能性があります。」と、彼は述べている。

暗黒物質を探している科学者達にとっては、興味深いことだ。もし本当に暗黒物質ハローに傾きがあるのなら、この謎の物質がより集中している領域がある可能性がある。そのような場所が見つかれば、暗黒物質との相互作用を検出できる可能性がある。将来、地球がその中を移動していくときに、特に興味深いものになるだろう。

ハローの詳細

ハローがあるのは天の川銀河だけではない。どの銀河にも暗黒物質に支配されたハローがある。。暗黒物質は私たちの目には見えないが、目に見える普通の物質の分布の骨格を形成している。銀河系内の星や星団、星雲に加え、ハローに存在する星も含まれる。

Han教授は、この「ハロー」と呼ばれる星の外殻が重要な観測対象であると指摘する。「恒星ハローは、銀河系ハローの動的なトレーサーなのです。銀河系ハロー全般、特に我々の銀河系の銀河系ハローとその歴史についてより深く知るためには、恒星ハローは格好の出発点です。」

天の川がGSEに衝突したストーリーを語るために、研究チームは2つの主要な天文学のデータセットを研究した。その結果、何が起こったかをコンピューターでモデル化することができた。1つはGAIA探査機によるもので、天の川やハローと呼ばれる数百万個の星の位置、運動、距離を測定している。もうひとつは、H3（Hectochelle in the Halo at High Resolutionの略）と呼ばれる地上調査から得られたデータです。その結果、奇妙に傾いたサッカーボールのような形が、ほとんどすぐに浮かび上がってきたのだ。

この研究チームの成果は、やがて天の川に関する天体物理学的な問題に取り組むのに役立つだろう。「『銀河はどのような形をしているのか』『恒星ハローはどのような形をしているのか』という疑問は、銀河系について直感的に理解できる興味深いものです。特にこの一連の研究によって、私たちはついにこれらの疑問に答えることができるのです。」と、Han教授は説明する。

この記事は、CAROLYN COLLINS PETERSEN氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス（表示4.0 国際）に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。