私たちの銀河は私たちが思っていたほど特別ではないことが判明しました

権力と影響力を持つ人物は、圧倒的な引力を発揮し、周囲に取り巻きを集めます。これは天界レベルで繰り返されるパターンです。地球には月がありますが、地球のフォロワー数を増やすために利用された他の人工衛星も多数あります。太陽には惑星、衛星、小惑星、彗星があります。しかし、どれも私たちの天の川銀河のような銀河には及びません。天の川銀河には何千億もの恒星があるだけでなく、追加の衛星、つまり私たちの銀河の近隣にひっそりと存在する矮小銀河全体があります。

天体物理学者たちはかつて、天の川銀河の仲間は少々奇妙だと考えていた。なぜなら、その多くが太陽の周りを回る惑星のように振舞い、特徴的な渦巻きに垂直な平面で銀河を周回していたからだ。

もし矮小銀河が宇宙論の標準モデル（宇宙がどのように形成されたかについての私たちの理解のほとんどを支える理論）に従っているなら、それらは、ボディーガードの列のように整然と一列に並んでいるのではなく、テレビスターに群がるサインを求める人々のように、銀河の周囲に散らばって、あらゆる場所に存在しているはずである。

その後、研究者たちは、アンドロメダ銀河にも矮小銀河が中心の周囲に平面状に並んでいることに気づいた。それでも奇妙だと彼らは思ったが、おそらくこの 2 つは単なる例外なのだろう。

しかし現在、サイエンス誌に掲載された研究は、これらのパターンは最初に見えたほど奇妙ではないかもしれないことを示唆している。同様の矮小銀河の列は、1300万光年離れた銀河、ケンタウルス座Aの周囲で2015年に発見された。

3つの銀河がすべて同様のパターンの兆候を示していることから、宇宙学者たちは新たな観測結果と確立された理論をどのように調和させるかを考え出そうとしている。

「これらの構造は私たちが考えていたよりも一般的であることが分かりました。これまでは、これは天の川銀河とアンドロメダ銀河の周辺に特有な現象だと思われていました。しかし、今回、これらの現象が他の孤立系でも見られることを示しました。そのため、この種の構造についての説明が必要です」と、論文の筆頭著者であるオリバー・ミュラー氏は言う。「人々がこれを説明するためにどんなことを思いつくのか、楽しみです。」

これらの大きな銀河の周りで何が起こっているかを理解しようと、いくつかのアイデアが提案されています。いくつかの理論は、形のない空間の潮汐力という考えに焦点を当てています。

「もし2つの大きな銀河が相互作用するなら、その相互作用で銀河間に橋や潮汐橋ができるでしょう」とミュラー氏は言う。「大きな銀河の重力は、地球の潮汐を引き起こす月の重力と同様に、星やガスを引き裂くでしょう。」その結果生じる矮小銀河は、ミュラー氏らが観測したものと同様に、平面上で同じ方向に沿って大きな銀河の周りを回ることになる。

しかし、研究者たちは、これらの潮汐矮小銀河が衝突後にどれくらいの期間存続するか全くわかっておらず、それは宇宙論に影響を及ぼす。「潮汐矮小銀河の問題は、それがどれくらいの期間存続するかがわからないことです。それらは安定できるのでしょうか？これは、矮小銀河が宇宙の構成要素であると考える標準モデルとは対照的です。それらは最初に作られた銀河であり、合体して[より大きな銀河を形成する]ため、最も古い天体です。しかし、潮汐矮小銀河の場合、それらは最も若い天体になります」とミュラーは言う。

基礎ブロックから後付けの考えに移行するには、調整すべきことがたくさんあります。

「暗黒物質を発見したと思われているが、暗黒物質は仮説に過ぎない」とミュラー氏は言う。「我々はまだそれを探しているところだ。」

暗黒物質は標準モデルの重要な要素であり、宇宙の目に見える物質では説明できない、宇宙の物体間の重力の作用を説明するのに役立ちます。

「暗黒物質が検出されなかったことは、明らかにこのモデルの問題だと思います。しかし、人々がこのモデルを非常に強く信じているのには、十分な理由があります。このモデルは多くのことを説明しますが、少なくとも現時点では、この領域は物事をあまりうまく説明できないのかもしれません」と、この研究に関する補足記事を執筆した理論天体物理学者のマイケル・ボイラン＝コルチン氏は言う。

「人々が興奮しているのは、モデルが機能しない領域を探し、それがモデル内で更新する必要があるのか​​、もう少し詳しく研究する必要があるのか​​、あるいはもっと根本的な問題があるのか​​を見極めることによって科学が進歩できるからだと思います」とボイラン＝コルチン氏は言う。

この研究は、ビッグバン直後の宇宙で何が起こったのかを説明し、宇宙が始まって数分後に宇宙に存在していた原子の数を計算し、宇宙背景放射の存在を説明し、現在の宇宙で物質がどのように分布しているかを説明することができる標準的な宇宙論モデルの終焉を告げるものではない。これは、他に類を見ない最高のヒットリストである。

「これは、今日の観測結果を説明するだけでなく、幅広い時間範囲にわたっても説明できます」とボイラン＝コルチン氏は言う。「これに近いことができるモデルは他にありません。」

観察結果と理論をどのように調和させるか? より多くの計算、より多くの思考、そしてより多くのデータが必要です。

この研究で、ミュラー氏とその同僚は、地球から見た衛星銀河の速度を調べ、ケンタウルス座Aの周りの衛星銀河の動きについてより詳細を推測しました。

「これらの銀河の視線に沿った速度は測定できますが、視線に対して垂直な方向の速度は測定できません」とボイラン・コルチン氏は言う。「そのため、銀河が平面内で回転しているのか、あるいは平面内で回転しているように見えるのかはわかりません。」

その疑問に答える方法はいくつかある。頼りになるハッブル望遠鏡に加え、近々完成するジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、天体物理学者がより多くの銀河とその衛星を研究するのに役立つかもしれない。ボイラン＝コルチン氏は、数か月または数年を隔てて撮影された同じ銀河の画像を比較することで、研究者は矮小銀河がホスト銀河の周りをどのように回っているかをよりよく理解できるかもしれないと話す。特に研究者が近くのアンドロメダ銀河を調べたい場合、その可能性は高くなるだろう。しかし、それは簡単ではないだろう。

「地球から月面の毛髪の成長を測ろうとするようなものです。非常に時間がかかり、非常に細かい測定ですが、可能なはずです」とボイラン・コルチン氏は言う。

少なくとも、これらの新たな観測により、銀河がどのように形成されたかを詳しく調べることができるようになるだろう。

「今や人々は、以前よりももっと真剣にこの問題に取り組まなければならないと思います」とミュラー氏は言う。「以前は、我々は異例で、宇宙の特別なケースに過ぎず、普通に機能しているのではないかという疑念が常にありました。しかし、今では、近くの別の銀河群にもこの特徴があることがわかったので、コミュニティは、どうすればこのような構造をより頻繁に作れるかを考え出さなければなりません。」