ハッブル宇宙望遠鏡が描くダークマター(暗黒物質)の分布を解析し、小さな銀河の闇を解き明かす NASAゴダード宇宙飛行センター
宇宙の「見えない糊」として知られるダークマター(暗黒物質)の特性と振る舞いは、未だに多くの謎に包まれています。銀河の大部分を占める暗黒物質がどのように分布しているかを理解することは、この物質の本質や銀河の進化における役割を解明する手がかりとなります。
一般的なコンピュータシミュレーションでは、暗黒物質は銀河の中心に密集する「密度のコア」を形成すると予測されます。しかし、多くの望遠鏡観測では、暗黒物質は銀河全体に均等に分布していることが示唆されています。このモデルと観測結果の不一致は、暗黒物質の謎をさらに深めています。
この課題に挑むため、NASAのハッブル宇宙望遠鏡を用いた研究チームが、地球から約25万光年離れたドラコ矮小銀河内の星の動きを詳細に測定しました。18年間にわたる観測データを駆使し、ドラコ矮小銀河内の星々の三次元的な動きを最も正確に把握することに成功しました。
「私たちのモデルは、宇宙論的モデルと一致するコアのような構造を示唆しています」と、研究チームのリーダーであるエドゥアルド・ビトラル氏は述べています。「全ての銀河がコアのような暗黒物質の分布を持つとは断言できませんが、これほど精密なデータを得られたことは非常に興味深いです。」
銀河内の暗黒物質を理解するためには、星の動きを観察することが鍵となります。星が地球に近づいたり遠ざかったりする際に生じる光の波長変化を測定するドップラー効果が一般的な手法です。しかし、この一方向の情報だけでは限界があります。
星は地球に対して前後だけでなく、空を横切るようにも動きます。この動きを「固有運動」と呼び、これをドップラー効果と組み合わせることで、星の三次元的な動きを前例のない精度で解析することが可能になりました。
矮小銀河は他のタイプの銀河に比べて暗黒物質の割合が高いため、研究チームはドラコ矮小銀河に注目しました。固有運動を測定するためには、ある時点で星の位置を記録し、数年後に再度その星の位置を測定する必要があります。このような観測には長い期間が必要ですが、ハッブル望遠鏡の豊富なデータアーカイブが不確実性を減少させ、精密な測定を可能にしました。
ドラコ矮小銀河で開発された手法とモデルは、今後他の銀河にも適用される予定です。研究チームはすでに、スカルプター矮小銀河やウルサ・ミノル矮小銀河の観測を進めています。暗黒物質の研究には、異なる銀河環境の観測が必要であり、異なる宇宙望遠鏡ミッションとの協力が不可欠です。
このような長期的な投資と忍耐が求められる研究は、計画的なデータ収集によって可能となりました。これまでに得られた洞察は、多くの研究者たちの長年の努力の結果です。
ハッブル宇宙望遠鏡は、30年以上にわたり運用され、宇宙の基本的な理解を形作る画期的な発見を続けています。ハッブルは、NASAと欧州宇宙機関（ESA）との国際協力プロジェクトであり、NASAのゴダード宇宙飛行センターが望遠鏡とミッションの運用を管理しています。
詳細内容は、NASAゴダード宇宙飛行センターが提供する元記事を参照してください。
【引用元】
【読み上げ】
VOICEVOX 四国めたん/No.7