天の川銀河が少し大きくなった。NASAのチャンドラX線観測衛星とESAのXMM-ニュートンによる新たな測定で、銀河系の外側の渦状腕が従来の想定より約10%銀河中心から遠くまで広がっている可能性が示された。この発見は、天文学者らに天の川銀河の推定質量と構造の再評価を迫る可能性がある。
この研究成果は2026年6月19日付で学術誌『Astronomy & Astrophysics』に掲載された。イタリアのスコラ・ユニヴェルシタリア・スペリオーレIUSSパヴィアとトレント大学の共同プログラムに所属する博士課程大学院生ベアトリス・ヴァイア氏が率いる研究チームによるものである。研究チームは巧妙な幾何学的手法を用い、天の川銀河のはるか彼方で発生した3つの強力なガンマ線バースト（GRB）からのX線「光のこだま」を測定した。
ガンマ線バーストが発生すると：大質量星の崩壊や中性子星の合体によって引き起こされる宇宙で最もエネルギーに満ちた爆発である：X線の閃光が放たれる。その光の一部は宇宙空間を伝わり、天の川銀河の渦状腕にある塵雲で散乱し、宇宙観測衛星で検出可能なX線の拡大リングを形成する。各リングの直径は塵雲までの距離を示し、大きなリングほど地球に近い雲からのものである。
「幾何学のみに依存するこの非常に直接的な方法は、天の川銀河の渦状腕までの距離を精密に測定するものです」とヴァイア氏はNASAの声明で述べている。「他のほとんどの方法は天の川銀河の回転に関する仮定に依存しており、銀河の外縁部ではその不確実性が増大します。」
研究チームは1つのガンマ線バーストの視線に沿って、ペルセウス腕、外側腕、外側たて-ケンタウルス腕の3つの渦状腕を測定した。その結果、最も外側の2つの腕はこれまでのモデルが示唆していたより約10%遠方にあることが判明した。例えば、外側たて-ケンタウルス腕はこれまで地球から19,000パーセク（62,000光年）と推定されていたが、新たなデータでは約20,900パーセク（68,200光年）に位置している。
測定ではまた、最も遠方の腕の塵雲が約1,073パーセク（3,500光年）にわたって広がっていることも明らかになり、この手法が孤立した物質のかたまりではなく渦状腕全体の厚みを捉えていることが確認された。
「差は小さいですが、これらの距離のわずかな改訂も、銀河を理解する上で極めて基本的であるため重要です」と、同じプログラムの博士課程大学院生で共著者のイラリア・フォルナシエロ氏は述べている。「例えば、これは天文学者が銀河の質量推定値を改訂しなければならない可能性を意味します。なぜなら、それが腕の広がりに影響するからです。」
腕がさらに遠くまで広がっている場合、天の川銀河の総質量は現在の推定より大きい可能性がある。これは銀河の回転モデル、暗黒物質の分布、そして天の川銀河がどのように形成され何十億年もかけて進化してきたかという理論に波及する。
この手法には限界がないわけではない。銀河面の濃密な塵とガスを貫通する明るいガンマ線バーストは極めて稀である。25年にわたる観測で、研究チームは利用可能な現象をほんの数例しか見つけていない。
「私たちは宇宙がこれらの現象を提供してくれることに依存していますが、これまでの25年間で、利用できるものはほんの一握りしか見つかっていません」と、スコラ・ユニヴェルシタリア・スペリオーレIUSSパヴィアの共著者アンドレア・ティエンゴ氏は述べている。研究チームはさらに多くのガンマ線バーストを探索し、追加の渦状腕の測定を精密化する計画である。
サンプルサイズは小さいものの、この結果は天の川銀河の外縁部に対してこれまでに行われた中で最も精密な距離測定の1つである。外側たて-ケンタウルス腕の従来の推定値の精度は約10%だったが、新しい手法では約1%に向上した。
天の川銀河を内部からマッピングしようとする天文学者にとって：これはしばしば森の中で立ちながら森の地図を作ろうとする試みに例えられる：あらゆる改善が重要である。更新された銀河の姿は、外側の腕がより緩やかに渦巻き、腕の間に広い空間があることを示しており、私たちが故郷と呼ぶ宇宙の近隣の微妙に異なる肖像を描き出している。
雅子 訳