小さな銀河が天の川銀河と衝突しそうになり、天文学者はその影響を観察できる

私たちの銀河の歴史は、これまで考えられていたよりもはるかに波乱に富んだものでした。今週ネイチャー誌に発表された新しい論文で、天文学者たちは、数億年前に天の川銀河が衝突寸前となり、その円盤内にある何百万もの星の動きが激しく揺さぶられたことを発見しました。

地球から見ると、天の川銀河は夜空に輝く星の列のように見えます。しかし、実際の形状はもっと複雑な螺旋で、湾曲した腕が膨らんだ中心の周りに円盤状に伸びています。天の川銀河の星の大部分は、中央の膨らみではなく、この円盤にあります。天文学者は一般的に、円盤上の星は銀河の中心の周りを比較的退屈で対称的な動きをしており、銀河が誕生してから 130 億年以上の間に安定した均衡状態に落ち着いていると想定していました。

天の川銀河の起源、進化、構造についてさらに詳しく知るために、欧州宇宙機関のガイア宇宙望遠鏡は、銀河系全体の10億個を超える恒星の3Dマップを前例のない精度で作成している。新しい研究では、科学者たちは600万個の恒星の位置と速度に焦点を当てた。

研究者たちは、これらの星の動きに、予想外にカタツムリの殻のような螺旋パターンを発見した。銀河の他の星の動きは比較的安定しているが、これらの星は、突然の空気の吹き込みに巻き込まれた塵の粒のように乱れていた。「最初はデータに何か問題があると考え、それが本当かどうか確認するのにかなりの時間を費やした」と、研究の筆頭著者でスペインのバルセロナ大学の天体物理学者テレサ・アントハ氏は述べた。

これまでの研究では、精度が低かったことと、観測した星の数が少ないことから、このパターンは確認できなかった。「今回の結果は驚くべきものだが、発見された効果は非常に小さい」と、この研究には参加していないコロンビア大学の天体物理学者キャサリン・ジョンストン氏は述べた。「ガイア衛星の素晴らしいデータのおかげで、私たちはあらゆるものを見ることができるのだ」

この新たな発見は、このパターンが3億年から9億年前に始まったことを示唆している。この頃、天の川銀河は、周回するいて座矮小銀河と接近していたことが以前の研究で判明している。「今日測定した星の速度を見ることで、銀河の過去を遡り、銀河の摂動をかなりはっきりと見ることができる」とアントージャ氏は語った。

いて座矮小銀河は数千万個の恒星を擁し（天の川銀河は1000億から4000億個）、現在私たちの銀河に食い尽くされている。いて座矮小銀河が天の川銀河に最後に接近した際、私たちの銀河の恒星は重力で引っ張られたと思われる。「私たちの銀河の周りを周回する矮小銀河が私たちの銀河に影響を与えたという兆候はすでにありましたが、この影響がかなり強い可能性があることを示す最も明確な証拠だと思います」とアントージャ氏は語った。

「我々は銀河の歴史が比較的静かだと考えがちです」とジョンストン氏は付け加えた。「今回の結果は銀河の相互作用の歴史についてより多くを示しており、銀河全体についてより深く理解するのに役立つかもしれません。」

この太古の接近については、まだ多くのことがわかっていない。「銀河のどの部分が最も影響を受けたのか、また太陽もこの摂動の影響を受けたのかどうかはわかりません」とアントージャ氏は言う。

この渦巻き模様の今後の研究は、天の川銀河の隠れた側面を解明するのに役立つかもしれない、とカナダのキングストンにあるクイーンズ大学の天体物理学者ローレンス・ウィドロー氏は言う。同氏は今回の研究には参加していない。例えば、この渦巻き模様は時間の経過とともに進化し、将来はより渦巻き状になり、過去はより渦巻き状でなくなると考えられており、この渦巻きの巻き具合の速さを調べることで、天の川銀河の重力場が解明されるかもしれない。これにより、銀河の質量に関する洞察が得られ、目に見えない暗黒物質のハローの性質の詳細が明らかになる可能性がある、と同氏は述べた。