これらの奇妙な銀河は暗黒物質を失っています

宇宙全体のノックアウトパンチに相当するもので、2つの銀河が約80億年前に衝突し、ガスを互いに追い出しました。

これは、2018年以来天文学者が頭をかいてきた宇宙の謎の最新の説明です。暗黒物質が完全に欠けているように見える2つの薄暗いふくらんでいる銀河です。 新しい観測は、それらの銀河が一連の同様に奇妙な物体、つまり銀河のスマッシュアップからの破片の一部である可能性があることを示唆しています。

DF2とDF4と呼ばれるこれらの2つの銀河の詳細な研究は、それらが奇妙な、明るい星団が生息していることを以前に明らかにしました。 しかし、宇宙の物質の80%以上を占める暗黒物質は銀河を構築するための不可欠な成分と考えられているため、科学者たちはこれらの銀河がどのように存在するのかを説明するのに苦労しています。

イェール大学のPietervanDokkumが率いるチームからの新しい理論は、宇宙の残骸がこれらの宇宙の奇妙さ、およびデブリフィールドの他の特性を説明できることを示唆しています。 「衝突の間、ガスは剥ぎ取られて衝撃を受けます、そしてそれはそれを一緒に保つために暗黒物質のないこの混沌とし​​た環境に変わります」とヴァンドックムは言います。 「そして、その大きな不規則なガス雲の一部は、残りのガス雲から分離して、独自の小さな銀河を形成する可能性があります。」

van Dokkumと彼の同僚が想定しているシナリオでは、将来の観測からの確認が必要になります。 しかし、それが正しければ、それはそのような奇妙な銀河の列がどのように出現したかを説明するためのエレガントな方法です。 そして最近ジャーナルに記載されているように 自然、この銀河の衝突は、科学者が暗黒物質自体のいくつかの基本的な特性を理解するのに役立つかもしれません。

「私にとって、それは真実の輪を持っています」とヴァン・ドックムは言います。 「これまでのところ、この幅広い特性を説明しているのは非常に単純な説明の1つです。つまり、球状星団があります。 [of stars]、暗黒物質を持たない2つの同一の銀河、私たちが今見つけたこの奇妙な道-それはすべて適合します。」

宇宙の見えない物質

通常、銀河の重さのほとんどは暗黒物質から来ています。 1960年代後半、天文学者のヴェラルービンは、アンドロメダ銀河の周辺にある星が宇宙に飛び散るのを防ぐために、巨大で目に見えない何かが必要であると推測したとき、同じように推測しました。 その重力のりがなければ、それらの星は失われます—他の複数の回転する銀河の端にある星もそうです。

ルービンの仕事から半世紀経った今でも、天文学者は暗黒物質を直接観測したことはありません。 光を放出したり反射したりしません。 重力は星や銀河などの観測可能な物体の振る舞いに影響を与えますが、通常の物質とは直接相互作用しません。 科学者たちはまた、銀河が星の誕生を開始するのに十分なガスを蓄積するために暗黒物質が必要であると考えています。

しかし、2018年にヴァンドックムはNGC1052-DF2、または略してDF2と呼ばれる銀河を発見しました。これは、暗黒物質が非常に不足しているように見えました。 約7200万光年離れた、大きな楕円銀河の近くにあるDF2は、ほとんどが暗く拡散しており、非常に明るく巨大な星団の異常な配列がちりばめられていました。 van Dokkumと彼の同僚が銀河の質量を計算したとき、彼らはDF2がせいぜい暗黒物質のわずかな量を含んでいることに気づきました。

「最初の発見は、私たちにとっても驚くべきものでした。そのオブジェクトについての説明はありませんでした」とヴァンドックムは言います。 「それで、説明できないこのオブジェクトがありましたが、基本的には重要なトピックについて多くの主張をするためにそれを使用しました。組み合わせによって、多くの人が立ち上がって注目したと思います。しかし、懐疑的でもあります。」

それ以来、van Dokkumと彼の同僚は、銀河で最初に観察された特徴の多くを検証してきました。 「私たちが正しかったことは幸運でした。そのようにする必要はありませんでした」とヴァン・ドックムは笑いながら言います。 そして2019年に、彼らは同じグループのDF4と呼ばれる別の銀河を発見しました。これは、ほぼ同じように独特です。 それもまた、かすかに拡散しており、一見暗黒物質が不足しており、奇妙な星の塊で区切られています。

「あなたには2つの銀河があり、どちらもそれ自体がユニークです。 宇宙には、他の銀河を除いて、それらのように見える銀河は他にありません」とヴァンドックムは言います。

天文学者の別のグループが、暗黒物質が奇妙に少ないように見える少なくとも1つの他の銀河を発見しましたが、その銀河の向きはDF2やDF4よりも測定が困難です。

しかし、本当の問題は、そもそもこれらの奇妙な銀河がどのようにして形成されたのかということです。

天文時計の巻き戻し

2019年と2020年に、van Dokkumと彼の同僚は、ハッブル宇宙望遠鏡をDF2とDF4に向けました。 彼らは、DF2がはるかに遠くにあり、2つのファンキーな銀河が互いに離れてズームしていることに気づきました。 つまり、これらの銀河の動きを巻き戻しで再生すると、最終的には宇宙の同じポイント、つまり古代の高速衝突の想定される場所に収束することになります。

2つの元の銀河が衝突したとき、それらの暗黒物質の割合はそのまま進み続け、何も起こらなかったように空間をズームしました。 しかし、彼らのすべてのガスは、乱雑で、熱く、高圧の山になってしまいました。これは、DF2やDF4のような大きくて巨大な星のクラスターが形成される正確なタイプの環境です。

このような衝突のシミュレーションは、最初のガスの山がバラバラになり、何十億年にもわたって広がり、薄暗い、ふわふわした、フェザー級の銀河の痕跡を残したことを示唆しています。 そして、ヴァン・ドックムと彼の同僚がNGC 1052グループの深い画像を調べたとき、彼らはDF2とDF4を含む11個もの銀河が連続しているのを発見しました。

「私たちはこれらの不可解な観測を行い、突然彼らはクリックしました。そして、この軸に沿ってより多くの銀河が見えるはずであるように、これらの予測がありました。そして、それらを見ました」とヴァンドックムは言います。

トレイルを予約するのは2つの銀河で、ヴァンドックムは、元の衝突する銀河の暗黒物質が豊富な残骸である可能性があると述べていますが、銀河は非常に暗く、詳細に観察するのが難しいため、それを確認するのは困難です。

空の手がかりを解く

この潜在的な銀河の山積みについては疑問が残りますが、一部の科学者は、暗黒物質が不足している銀河がどのように形成され、成長したかについてのもっともらしい説明だと考えています。

「それはいくつかの理由で魅力的です」と、暗黒物質と銀河形成を研究しているテキサス大学オースティン校のマイク・ボイラン・コルチンは言います。 「最大の点は、システムのいくつかの側面を同時に説明していることです。」

シナリオが正しければ、ボイラン・コルチン氏は、天文学者が暗黒物質がどれほど「粘着性」であるかをよりよく理解するのに役立ちます。通常の物質を無視するように自分自身を無視するのか、ある程度の自己相互作用があるのか​​。 そして、銀河衝突の特に素晴らしい結果の1つは、DF2とDF4の奇妙な星団を説明することだと彼は言います。

「これらのシステムの大きなパズルの1つは、これらの非常に巨大な星団を持っているように見えることです。なぜそうする必要があるのでしょうか?」 ボイランコルチンは言います。 「この銀河と銀河の衝突は、実際には、より大規模なクラスターの追加セットを生成するメカニズムを提供します。」

しかし、他の天文学者はまだ確信を持っていません。

「ある意味で、それはすべて大きな謎の始まりです」と、銀河形成を研究しているサリー大学のミシェル・コリンズは言います。 彼女は、このシナリオは現時点では非常に推測的であり、提案された始祖銀河がヴァンドックムと彼の同僚が観察しているものを生み出すのに十分な質量を含んでいたかどうかはわかりません。

想定される破片の軌跡を構成する11個の銀河すべてまでの距離を知ることは、それらが同じシステムの一部であるかどうか、またはそれらが単に関連しているように見えるように偶然に整列しているかどうかをテストするためにも重要です。地球からのさまざまな距離は、星座の近くに表示される可能性があります。

「これらの銀河が私たちが見ている星座ではないことを除外するのに十分なデータはまったくありません」と彼女は言います。 「パターンに意味を帰するのは魅力的です。」

衝突理論の確認には時間がかかりますが、vanDokkumはテスト可能な予測があると言います。 たとえば、彼はDF4の星団を研究し、それらの年齢をDF2の星団と比較することに熱心です。 それらの年齢が一致する場合、2つの銀河がオリジンストーリーを共有していることを強く示唆します。

彼はまた、ハッブルをデブリトレイルの他の疑わしいメンバーに向けて、それらが同じ奇妙な星団を持っているかどうかを確認し、それらの動きと距離を測定して、それらが実際に同じ構造の一部であるかどうかを判断します。

彼とチームが運が良ければ、トレイルの両端にある2つのかすかな銀河を詳しく調べて、それらが元の銀河の暗黒物質に支配された残骸であるかどうかを突き止めることさえできます。 しかし、それは次世代の地上望遠鏡、またはNASAのジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡を待つ必要があるかもしれないプロジェクトです。

「それは素晴らしいことです」とヴァンドックムは言います。 「これらの銀河を測定することは、このシステムの聖杯となるでしょう。」

Leave a Comment

Your email address will not be published.