予想外の結果? 天の川銀河とアンドロメダ銀河の「衝突スピード」がGAIAによって判明!

space 2019/02/08
Orbits: E. Patel, G. Besla (University of Arizona), R. van der Marel (STScI); Images: ESA (Milky Way); ESA/Gaia/DPAC (M31, M33)
Point
■GAIA宇宙望遠鏡によって、天の川銀河の近所にあるアンドロメダ銀河とさんかく座銀河内部の星の動きが明らかになる
■さんかく座銀河はアンドロメダ銀河に向かう、最初の落下段階にあることがわかる
■天の川銀河とアンドロメダ銀河の衝突は、45億年後であることがわかる

局部銀河群と呼ばれる、銀河の集団の一角を占める天の川銀河。

この銀河群には他にも、アンドロメダ銀河として知られるM31や、さんかく座銀河として知られるM33が含まれています。

天文学者たちは、「いつかアンドロメダ銀河と天の川銀河が衝突し、銀河は完全に様変わりするだろう」と考えています。しかし、局部銀河群の3次元的な運動ははっきりとわかっていなかったため、天の川銀河の将来についての予想は不明瞭な物でしかありませんでした。

しかし欧州宇宙機関のGAIA宇宙望遠鏡が、天の川銀河の外にある、近隣2つの銀河内部の星の動きを明らかにしたことで、これらの銀河が将来どのように相互作用し、衝突するのかが判明したのです。

Orbits: E. Patel, G. Besla (University of Arizona), R. van der Marel (STScI); Images: ESA (Milky Way); ESA/Gaia/DPAC (M31, M33)

「高品質のGAIAデータのおかげ」

筆頭著者で、バルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所のローランド・ヴァンダ・マレル氏は、「どのように銀河が成長進化するのか、そして、何がその特徴や行動を生み出しているのかを明らかにするために、3次元の銀河の動きを探索する必要がありました」と話しています。

彼によると、「それができたのは、GAIAの品質の高い2番めのパッケージデータのおかげ」とのこと。

GAIAは現在も星の最も精密な3次元マップを作り出しており、そのデータはステージに分けて発表されています。今回の研究で使われたのは、2番めのリリースとなった2018年4月のデータです。

Credit: ESA / GAIAデータ2番目のリリースより

局部銀河群に関する以前の研究では、ハッブル宇宙望遠鏡と地上の超長基線アレイによる観察を組み合わせることで、アンドロメダ銀河やさんかく座銀河の軌道が時間によってどう変わるかを調べていました。これら2つの銀河はいずれも円盤状の渦巻き銀河です。太陽系から250万から300万光年の距離にあり、それぞれが互いに影響を与えあえる距離にあります。

銀河の落下パターン

銀河の落下については現在、2つの可能性が考えられています。さんかく座銀河は、アンドロメダ銀河を60億年かけて回る長い軌道に乗っており、すでに一度落ちたことがあるという可能性と、現在最初の落下が起こっているという可能性です。それぞれのシナリオで異なった軌道をとり、形成の歴史や将来についても変わってきます。

ハッブル宇宙望遠鏡によって、アンドロメダ銀河やさんかく座銀河の鮮明な画像を得られる一方で、GAIAでは銀河に含まれる個々の星の位置と動きを、これまでにない精度で得ることができます。GAIAは元々、天の川銀河内部の星の位置や動きを精密に測る目的で打ち上げられたのですが、その能力は、銀河を飛び越えて遺憾なく発揮されています。

GAIAのデータによって、各銀河がどの様な軌道で宇宙を動いているかだけでなく、銀河そのものの回転運動についても明らかになっています。100年前の観測機器では、到底得ることのできなかったデータが得られているのです。

予想外?アンドロメダ銀河とさんかく座銀河の軌道が判明

Credit: ESA / アンドロメダ銀河での星の固有運動

そしてこれまでに得られていたデータと、新たにGAIAによって得られたデータを組み合わせることで、アンドロメダ銀河とさんかく座銀河の宇宙を横切る軌道を決定できました。

その軌道を計算することで、数十億年規模での過去や未来の軌道を算出しました。その結果、さんかく座銀河が、アンドロメダ銀河を回る長い軌道を描いているわけではなく、最初の落下段階にあるということが示されました。

天の川銀河とアンドロメダ銀河も、衝突して混ざり合う運命にあるのですが、そのタイミングと破壊力についても予想とは異なったものとなりそうです。

アンドロメダ銀河の動きが、以前の見積もりとわずかに異なっていたことで、天の川銀河との衝突が、正面衝突ではなくて瞬間的な一撃になりそうであることがわかりました。また、その発生時期も、39億年後ではなくて、さらに6億年先である45億年後であることがわかりました。

 

星の動きを精密に計測するGAIAの活躍は、目をみはるものがあります。天の川銀河や、ご近所銀河の動きが詳しくわかることによって、その歴史と未来が明らかになりました。将来天の川銀河はアンドロメダ銀河と衝突することになっていますが、その時期は少し先へと引き伸ばされたようです。その時を人類は生き延びて眺めることはできるのでしょうか?

天の川銀河は平らじゃなく「腕のフチが歪んでいる」ことが判明

reference: esa / written by SENPAI

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