天文学者、極めて珍しい6重重力銀河メガマージャーを発見
注目の画像: [銀河団WHY J0501+01のX線・光学合成画像。6重合体と銀河団内光を示す。クレジット：Z.L. Wen氏ら、中国科学院／アインシュタイン・プローブ]
中国科学院のZ.L. Wen氏率いる天文学者チームが、近傍宇宙で極めて珍しい現象を特定した。6つの巨大銀河が単一の超巨大銀河へと融合する過程を捉えたものである。この発見は、Astronomy & Astrophysicsに受理され、宇宙で最大の銀河がどのように形成されるかについて前例のない知見を提供する。
観測対象は、赤方偏移0.151、地球から約20億光年の距離にある銀河団WHY J050106.2+013714（略称WHY J0501+01）である。銀河の合体は天文学では一般的だが、この規模の6重合体は例外的である。DESI Legacy Imaging Surveysによる52,803の銀河団の系統的探索の結果、4つ以上の銀河が融合している銀河団はこの1つだけであることが判明した。同じサンプルでは、12の4重合体と2,233の2重合体のみが確認された。
融合中の6つの銀河は決して小規模ではない。そのうち5つはそれぞれ1,000億個以上の星を擁し、個々の恒星質量は10^11太陽質量を超える。6つ目のやや小さい銀河もこれに加わっている。これらの総恒星質量は1.16 x 10^12太陽質量に達し、典型的なスケーリング関係が予測する値より約2.6標準偏差大きい。今後8億年から19億年かけて合体が完了すると、宇宙で最大級の銀河が誕生することになる。
研究チームは、アインシュタイン・プローブの追跡X線望遠鏡（EP-FXT）による観測データを用いて、銀河団のガス力学を調査した。X線データは、力学的に若く乱された銀河団を明らかにし、平均ガス温度は2.8キロ電子ボルト、総X線光度は9.4 x 10^43エルグ毎秒であった。これらの値は、典型的な乱れのある銀河団のスケーリング関係と一致する。
X線観測では、激しい重力相互作用の証拠も示されている。超高温プラズマのスロッシングと、進行中の衝突によって弾き出されたとみられるガスの尾である。銀河自体は「未緩和」と表現されており、壊滅的な重力相互作用を受けているシステムを指す専門用語である。
融合中の銀河の周囲では、天文学者らが310キロパーセク（約100万光年）に及ぶ銀河団内光（ICL）の明確な覆いを検出した。この幽霊のような輝きは、合体による巨大な潮汐力で母銀河から引き剥がされた星々に由来する。その検出には、銀河自体の光を注意深く差し引く必要があった。
この銀河団は、2018年に全天サーベイ（Two Micron All Sky Survey、WISE、SuperCOSMOS）を用いて初めて特定された。その後、アリゾナ州とチリにあるMayall、Bok、Blanco各望遠鏡を用いたDESI Legacy Imaging Surveysによる追跡調査により、粗いデータでは隠れていた6重合体構造が明らかになった。
この発見は、天文学における長年の議論に直接関わるものである。すなわち、銀河団の中心で最も明るい銀河（最輝度銀河、BCG）が、小さな銀河との頻繁な小規模合体によって成長するのか、それとも稀ではあるが劇的な大規模合体によるのかという議論である。WHY J0501+01系は大規模合体シナリオを強く支持しており、階層的集積の最も壮観な例を明確に示している。
この発見はまた、天文学者に宇宙の構造形成をリアルタイムで観測する貴重な機会を提供する。近傍宇宙のほとんどのBCGはすでに完全に形成され、その合体の歴史はとっくに終わっている。WHY J0501+01は、ほとんどの銀河団が数十億年前に完了したプロセスを垣間見る窓を提供している。
本論文「A rare sextuple-merging brightest cluster galaxy system in a disturbed galaxy cluster observed with the Einstein Probe Follow-up X-ray Telescope」はarXiv（2606.17700）でプレプリントとして公開されており、Astronomy & Astrophysicsに受理されている。
雅子 訳