天の川銀河のハロー（銀河円盤を取り巻く拡散した球状の雲）を構成する星々は、不可解なほどゆっくりと運動している。銀河中心に対して秒速約25キロメートルで、秒速220キロメートルで公転する太陽と比べると這うような速度だ。銀河形成の標準モデルでは、ハローは秒速50〜60キロメートルで回転すると予測されていた。この不一致は長年にわたり天文学における静かな厄介事であり、数字がまったく合わなかったのだ。
ダラム大学の研究チームが今、その説明を提示した。それは天の川銀河の歴史の中で最も激しい出来事の一つに関わるものだ。
ハローの回転に隠された手がかり
キリル・バトラコフ氏とその同僚たちは、宇宙論的シミュレーション群「Auriga」を実行した。これは初期宇宙から現在に至るまで、天の川銀河に似た25の銀河の進化をモデル化したものだ。各シミュレーションは、星、ガス、暗黒物質を表す数百万の粒子を数十億年にわたって追跡する。研究チームは、銀河の恒星ハローの回転速度を決定する要因を探していた。
彼らは2つの要因を発見した。1つ目は、約100億年前に天の川銀河と矮小銀河の間で起きた既知の衝突、ガイア-エンケラドゥス-ソーセージ合体の残存部分構造の存在だった。2つ目は予期せぬものだった：円盤の反転である。
矮小銀河がより大きな銀河に正面衝突すると、その衝撃は角運動量を伝達し、大きな銀河の円盤を90度以上回転させることがある。シミュレーションによれば、天の川銀河はまさにこの種の反転を経験した。恒星ハローは衝突前の円盤の遅い回転を受け継ぎ、その兆候を100億年にわたって保持してきた。
10億年かけた90度の転回
反転は瞬間的ではなかった。シミュレーションによると、完了までに1億5000万年から10億年強かかった – 衝突の重力的余波によって駆動された、ゆっくりとした荘厳な回転だ。太陽と太陽系はまだ存在しておらず、約50億年前に形成されたが、それはこの出来事が終わったずっと後だった。
ガイア-エンケラドゥス-ソーセージ矮小銀河 – その残骸が天の川銀河のハロー内に特徴的なソーセージ状の分布を形成している – が原因の可能性が高い。それは若い天の川銀河に正面から激突し、銀河の円盤が元の向きから90度以上傾くほどの角運動量を伝達した。
バトラコフ氏はバーミンガムで開催された王立天文学会の全国天文学会議でこれらの発見を発表した。この研究は、天の川銀河の一見無関係に見える2つの特徴 – ハローの遅い回転と合体残骸の特異な分布 – を結びつけ、両方を同じ古代の衝突に起因するとしている。
雅子 訳