2つの銀河をつなぎ止めるダークマターが見えた！

＜回転する銀河の星々が遠心力で散ってしまわないのは、見えないダークマターが存在するからだと仮定されていた。今回それが、銀河をつなぐ橋のような姿を見せた＞

数十億光年かなたの宇宙空間で、ダークマター（暗黒物質）の無数の「糸」が2つの銀河をつなぎ止めている――そんなドラマチックな画像が初めて公開された。目に見えない謎の物質が織り成す巨大な網の目が宇宙をまとめていることを裏づける画像だ。

暗黒物質は宇宙の27％を占める。通常の物質、つまり恒星など光学的に観測できる物質が占める割合は5％にすぎない。残りは暗黒エネルギーで、これが宇宙の膨張を加速させていると考えられている。

暗黒物質があることは、銀河に与えている影響か予測されていた。観測できる物質の質量だけでは、銀河の回転による遠心力が重力を上回り、どんどん加速して星々がばらばらに飛び散ってしまうはずだ。暗黒物質の質量を仮定すれば、この矛盾は解消する。

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とはいえ、暗黒物質は輝かないし、光を吸収せず、反射しないため、観測不可能だ。その正体は何か、宇宙にどう分布しているのか。宇宙を操る黒子は今も謎に包まれたままだ。

時空の歪みから「見る」

カナダのウォータールー大学の研究チームは特殊な合成画像で、暗黒物質が銀河をつなぎ止めている様子を可視化することに成功した。

「暗黒物質のフィラメント（繊維状の物質）が巨大な網の目のような構造を織り成し、銀河をつなぎ止めていることは数十年前から予測されていた」と、論文の共同執筆者マイク・ハドソンは述べている。「この画像のおかげで我々の研究は予測を超え、実際に見て測れるものになる」

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チームの論文はイギリスの学術団体「王立天文学会」が毎月発行している紀要で発表された。ハドソンらは、ハワイの天文台などで撮影された2万3000枚超の画像を用いて弱い「重力レンズ効果」を解析。45億光年先にある銀河のペアを取り巻く暗黒物質を可視化した。

重力レンズ効果とは、惑星やブラックホールなど、近傍にある物質の質量で時空が歪み、光が曲がる現象で、暗黒物質の検出にも利用できる。チームは画像を重ね合わせ、暗黒物質の分布を示すマップを作成。その重力が2つの銀河をつなぎ止めていることを明らかにした。こうした構造が可視化されたのはこれが初めてだ。





チームの解析で、2つの銀河の距離が4000万光年未満であれば、つなぎ止める力が最も強く働くことがわかった。「この手法を使えば、暗黒物質のフィラメントの分布だけでなく、その力が働く範囲も可視化できる」と、論文の執筆に加わったセス・エプスは言う。

画像作成に使われたのは「フィラメントを積み重ねる簡単な手法」で、「弱重力レンズのあらゆるデータセットに応用でき」、他チームの研究にも役立つはずだと執筆陣は述べている。

何億もの銀河をマッピングする国際的なプロジェクト「暗黒エネルギー調査」など、野心的な試みの進展で、今後さらに暗黒物質の謎が解明されると、チームは期待している。「検出力の向上に伴い、ダークハロー質量、赤方偏移といった現象にフィラメントがどうかかわっているかも探れるようになる」


ハナ・オズボーン