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銀河ぎんが形成けいせいの未遂みすい天体てんたい「クラウドナイン」発見はっけん

国際的な天文学者チームはこのほど、「銀河形成に至らなかった」新たな天体「クラウドナイン」を発見したと発表した。

この発見は、宇宙最大の謎の一つである暗黒物質（ダークマター）の本質解明に資する可能性があるとされている。

米国の天文物理学専門誌『アストロフィジカルジャーナル・レターズ（ApJL）』に今月掲載された論文によれば、「クラウドナイン」は暗黒物質が集積した天体であり、初期宇宙における銀河形成の過程で生じた残骸であると考えられている。

暗黒物質とは、宇宙の構造を根本的に規定するにもかかわらず、その正体がいまだ解明されていない物質である。

直接観測することはできないものの、宇宙全体の物質の約85％を占めると推定され、重力の作用によって間接的に存在が示唆されている。

研究チームの一員である米宇宙望遠鏡科学研究所（STScl）のアンドリュー・フォックス氏は、「この雲は暗黒宇宙を観測するための窓口である」と述べ、暗黒物質の観測困難性についても言及した。

理論的には宇宙の質量の大半が暗黒物質で占められているものの、暗黒物質自体は光を発しないため、その検出は極めて困難である。

これまでの研究によれば、暗黒物質は約138億年前のビッグバンに起源を持つとされ、暗黒物質がガスを引き寄せて星が形成され、さらに星々が集まることで銀河が誕生したという。

一方、十分なガスが集まらなかった場合には星が形成されず、暗黒物質とガスのみから成る銀河未満の天体が残存したと考えられる。

クラウドナインは、中国貴州省の500メートル球面電波望遠鏡（FAST）を用いた観測により、3年前に渦巻銀河「メシエ94」付近の水素ガス雲として発見された。

その後、米ハッブル宇宙望遠鏡による観測を通じて、星を持たないことが確認されている。

イタリア・ミラノビコッカ大学のアレハンドロ・ベニテスジャンバイ准教授は「これは銀河形成の未遂に関する物語であり、星が存在しないという事実が理論の正しさを裏付けている」と述べている。

一般的な銀河とは異なり、このような未遂の銀河は極めて暗く、観測が困難である。

クラウドナインは一見「矮小銀河」と類似しているが、天の川銀河が数千億個の星を有するのに対し、矮小銀河の星数は千個から数十億個程度に留まるとされる。

メシエ94銀河は地球から約1600万光年離れており、銀河形成理論によれば、星が形成されて明るい銀河となるには、一定量の暗黒物質が不可欠である。

フォックス氏は「クラウドナインはその閾値に達しておらず、星が存在しない天体の一例である」と説明している。

クラウドナインは、メシエ94付近で発見された9番目のガス雲であることから命名された。

そのガス雲のわずかな歪みは、メシエ94との相互作用を示唆している。

中心部は中性水素で構成され、直径は約4900光年に及ぶ。

含まれる水素ガスの質量は太陽の約100万倍、暗黒物質は太陽の約50億倍と推定される。

研究チームのSTScl所属レイチェル・ビートン氏は「大量の『見えない』重力がクラウドナインを束ねているに違いない」と述べ、「目に見える中性水素ガスの質量だけでは不十分であり、暗黒ハローの重力が支えとなっているはずだ」と指摘した。

また、クラウドナインは極めて微妙なバランスの上に存在しており、「ガスを保持するには十分な質量があるが、星を形成するには不十分である」とされる。

天の川銀河周辺で同様の天体がほとんど発見されていないのは、こうした状態が極めて稀であるためであり、暗黒ハローは多くの場合、ガスを失うか、あるいは銀河へと進化するかのいずれかになるからである。

研究チームによれば、クラウドナインが将来的に銀河へと変化する可能性も否定できない。

もし十分な質量に達すれば、ガスが崩壊して星の形成が始まり、遅ればせながら銀河が誕生することも考えられる。

一方で、クラウドナインがメシエ94に引き寄せられ、質量を失った結果、存在そのものが消滅する可能性もあるとフォックス氏は指摘している。

今後、より高精度な観測によってクラウドナイン中心部の詳細が明らかになれば、含まれる暗黒物質の量や暗黒物質粒子の性質特定に資する研究が進展することが期待される。

ただし、今回の研究に参加していない英キール大学のジャッコ・バン・ルーン氏は、星をほとんど、あるいは全く持たない「暗黒銀河」と見なされるガス雲自体はクラウドナインが初ではないと指摘する。

チームが言及したもう一つの水素ガス雲「FAST J0139+4328」はその一例だが、最近になってごく小規模ながら銀河であることが判明した。

クラウドナインに含まれる水素ガス量はFAST J0139+4328と比較して100分の1程度に過ぎず、クラウドナインも実際にはさらに小規模で、ハッブル望遠鏡でも検出困難な銀河である可能性があるとバン・ルーン氏は述べる。

また、「光学的に暗いガス雲が暗黒物質の遺物であると断定するには、より強力かつ明確な証拠が必要だ」と主張した。

一方で、研究チームはクラウドナインが例外的な存在なのか、それとも多数存在する残骸の一つに過ぎないのかを明らかにするため、今後も同様の天体の探索を継続する方針を示している。