天の川銀河から約16万3000光年離れたところに、はるかに小さく、はるかに古い銀河があります。トゥカナIIは、熱帯の鳥に似た星座に位置していることからその名が付けられました。私たちの銀河系の重力圏の周辺に位置するトゥカナIIは、研究者たちに宇宙最古の銀河構造の構成を解明する機会を与えてくれます。
天文学者のチームが、銀河の周囲に広がる暗黒物質ハローの証拠を発見しました。この研究は本日、Nature Astronomy誌に掲載されました。
「銀河が束縛されたままでいるためには、星の光から見える物質よりも多くの物質が存在する必要があるため、（暗黒物質の存在は）わかっています」と、マサチューセッツ工科大学の天文学者アニルド・チティ氏は電話インタビューで述べた。「この仮説は、暗黒物質が銀河を結びつける要素として存在するというものです。暗黒物質がなければ、私たちが知っている銀河、あるいは少なくともその外縁部に存在する物質は、ただ散り散りになってしまうでしょう。」
暗黒物質ハローとは、宇宙空間において重力によって束縛された物質の領域です。（天の川銀河の暗黒物質ハローは、私たちの銀河系で目に見える物質を構成する風車のはるか彼方まで広がっています。）研究チームは、トゥカナIIの重力境界がこれまで考えられていたよりも3倍から5倍も大きいことを発見しました。これは、最も古い銀河の中にさえも暗黒物質ハローが存在する可能性があることを示唆しています。
トゥカナIIは、現在知られている銀河の中で最も化学的に原始的な銀河であり、その一部の恒星の金属含有量が非常に低いことを意味します（宇宙のより重い元素は後になってから生成されました）。研究チームは、その領域の恒星の観測により、恒星が連動して運動していることが明らかになったことから、トゥカナIIに暗黒物質ハローが存在することに気づきました。
「銀河が存在する空の領域だけを見ても、星の密集や過密状態は実際には見えません」と、最近の論文の筆頭著者であるチティ氏は述べた。「星々の速度を見て、同じ速度で動いている星の集団だと気づいたときに初めて、そこに銀河が存在することが分かるのです。」
MITの天文学者で、研究の共著者でもあるアンナ・フレベル氏は、大学のプレスリリースで、トゥカナIIの渦巻状の運動は「お風呂の水が排水溝に流れ落ちる」ように見えると述べた。興味深いことに、この銀河の周辺部の星の中には、銀河中心に近い星よりも古いものもある。研究チームは、トゥカナIIは過去の銀河合体、つまりある原始銀河が別の原始銀河に飲み込まれ、同じ銀河に異なる起源を持つ星が誕生した宇宙の衝突の結果である可能性があると仮説を立てている。
トゥカナIIの起源に関するこの理論が正しいかどうかはさておき、同様の衝突が将来起こることは間違いありません。トゥカナIIは、はるかに質量の大きい天の川銀河の重力領域内にあるため、最終的には比較的小さなこの銀河は私たちの銀河に飲み込まれるでしょう。
天文学者は暗黒物質ハローを見つける方法を知っていますが、暗黒物質が何であるかはまだ正確にはわかっていません。銀河の周囲に暗黒物質ハローを見つけるだけでなく、研究者たちは中性子星からの謎の信号や、理論上の微小ブラックホールの形で暗黒物質の正体を探っています。
