ほとんど目に見えない銀河が暗黒物質パラダイムに挑戦

微光で拡張した矮小銀河であるノビの発見は、既存の天体物理モデルに疑問を投げかけます。 そのユニークな特性は、宇宙と暗黒物質の性質についての新たな洞察を提供する可能性があります。 (アーティストのコンセプト) クレジット: SciTechDaily.com

カナリア諸島天体物理学研究所（IAC）の研究者ミレイア・モンテス率いる天体物理学者のグループが、これまでに記録された中で最大かつ最も広範囲に存在する銀河を発見した。 研究は雑誌に掲載されました 天文学と天体物理学グラン テレスコピオ カナリアス (GTC) とグリーン バンク電波望遠鏡 (GBT) によって取得されたデータが使用されました。

ぬーべーは、カナリア諸島天体物理学研究所（IAC）率いる国際研究チームが、ラ・ラグーナ大学（ULL）などと協力して発見した、ほとんど目に見えない矮小銀河です。

この名前は、グループの研究者の1人の5歳の娘によって提案され、体の広がりのある外観に由来しています。 その表面の明るさは非常にかすかであるため、空のこの部分に関するこれまでのさまざまな調査では、まるで幽霊であるかのように気づかれませんでした。 これは、その星が非常に大きく広がっているため、「Nube」（スペイン語で「雲」を意味する）がほとんど検出できなかったためです。

この新しく発見された銀河には、これまでに知られていた天体と区別する一連の特定の特性があります。 研究チームは、ノビは他の同型銀河よりも10倍弱い矮銀河であるが、同数の星を含む他の天体よりも10倍重いと推定している。 少し天文学を知っている人にこれが何を意味するかを説明すると、この銀河は銀河の約 3 分の 1 の大きさです。 天の川しかし、その質量は小マゼラン雲の質量に似ています。

さまざまな望遠鏡を通して見たヌビア銀河の写真。 クレジット: SDSS/GTC/IAC

「私たちの現在の知識では、このような極端な特性を持つ銀河がどのようにして存在し得るのか理解できません」と、この論文の筆頭著者であり、IACとULLの研究者であるミレヤ・モンテスは説明する。

この記事の 2 番目の著者である Ignacio Trujillo は、数年間にわたり、SDSS 画像に基づいて分析を行ってきました (スローン デジタル スカイ サーベイLegado del IAC Stripe 82 プロジェクトの枠組みにある、空の特定の縞模様です。データ レビューの 1 つで、研究プロジェクトを立ち上げるのに十分興味深いと思われるかすかな斑点に気づきました。

次のステップは、Gran Telescopio Canarias (GTC) からのマルチカラーの非常に深い画像を使用して、スキャン内のこの斑点が何らかのエラーではなく、非常に広範囲に広がった物体であることを確認することでした。 ノビーは弱いため、正確な距離を判断することが困難です。 超大型アレイ(VLA)電波望遠鏡とウィリアム・ハーシェル光学望遠鏡を使用した今後の観測にもかかわらず、研究者らは、米国のグリーンバンク望遠鏡(GBT)で得られた観測結果を用いて、ノビの距離を3億光年と推定した。 ラ・パルマ島のロケ・デ・ロス・ムチャチョス天文台にある (WHT) は、この距離が正しいかどうかを示すのに役立つはずです。 「銀河がより接近していることが判明したとしても、それは依然として非常に奇妙な天体であり、天体物理学にとって大きな課題となるでしょう」とイグナシオ・トルヒーヨはコメントする。

現在の暗黒物質モデルに対する別の課題はありますか?

一般的な法則は、銀河の内部領域では星の密度がはるかに高く、中心からの距離が増すにつれてこの密度は急速に減少するということです。 しかし、モンテス氏は、野比では「星の密度は天体全体でほとんど変化しません。そのため非常に暗く、GTC から非常に深い画像を取得するまではよく観察できませんでした。」と述べています。 」

ヌビア銀河。 この図は、背景選択用にカラー画像と白黒画像を組み合わせたものです。 クレジット: GTC/ミレヤ・モンテス

初心者の天文学者たちは困惑した。 一目見ただけで研究チームは、その奇妙な特性を示す相互作用やその他の兆候はないと説明している。 宇宙論的シミュレーションは、たとえ異なるシナリオに基づいていたとしても、その「極端な」特性を再現することはできません。 「現在受け入れられている宇宙論モデル、つまり冷たい暗黒物質モデルでは、実行可能な説明が得られないままになっています」とモンテス氏は説明する。

冷たい暗黒物質モデルは宇宙の大規模な構造を再現できますが、ノビーのような小規模なシナリオでは適切な答えが得られない場合があります。 私たちは、さまざまな理論モデルがそれを再現できず、これまで知られている中で最も極端なケースの 1 つであることを示してきました。 「この銀河や、我々が発見するであろう同様の銀河から、宇宙を理解する上で新たな窓を開く追加の証拠を見つけることができる可能性があります」とモンテス氏はコメントしている。

「魅力的な可能性の一つは、ぬーべーの異常な性質が、暗黒物質を構成する粒子の質量が非常に小さいことを示しているということです」とイグナシオ・トルヒーヨ氏は言う。 もしそうなら、この銀河の異常な特性は、銀河規模での量子物理学の特性の証拠として役立つでしょう。 「もしこの仮説が確認されれば、それは小さな世界と大きな世界を結びつける、最も美しい自然の現れの一つとなるだろう。」と彼は結論づけています。

参考文献：「小マゼラン雲の質量とほぼ同じ暗黒銀河」ミレヤ・モンテス、イグナシオ・トルヒーヨ、アナンタン・カルナカラン、ラウル・インファンテ・サーンツ、クリスティーン・スピークス、ジュリア・ジュリーニ、マイケル・ビーズリー、マリア・シプリアン、ノッキア・チャンパ、マウロ・ドノフリオ、リー・ケルビンとハビエル・ロマン、2024年1月9日、 天文学と天体物理学。
土井: 10.1051/0004-6361/202347667