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Credit: Instituto de Astrofísica de Canarias
space

「暗黒物質が無い銀河」の謎、ついに解明される!

2019.06.05 Wednesday

Point
■2018年の天体ミステリーと謳われNatureに掲載された『暗黒物質の無い銀河』について、これを観測した研究チームが完全に謎を解明したと発表した

■研究チームは、銀河の距離に依存するパラメータ全てに異常があることを発見し、銀河の距離について5つの独立した方法で再測定し直した

■これにより実は銀河の距離測定が誤っていたことが判明、距離を修正することで銀河の質量は当初の測定の約4分の1となり、全質量の大部分は暗黒物質で構成されていることが判明した

ポイントを読んだ段階で、おいおいがっかり記事かよと思ったあなた。残念ながらその通りだ。

銀河の星の質量から考えて、暗黒物質が存在しない、驚きの大発見と発表されていた銀河は、観測したチームにより「銀河の距離間違えちゃった、テヘペロ(・ω<)」と発表されて終わってしまった。

なんともひどいマッチポンプだ。しかし、こうした一連の騒動は、天文学において天体との距離の測定がいかに重要な意味を持つかということをよく表している。

NASAの発表などを連日見ていると、なんだか宇宙の果まで色々知った気になってしまうが、ほとんどの天体観測は実際地球から一切動かずに行っている

望遠鏡に届く遠い星の光だけで、一体どうやって天文学者たちは銀河の距離を測っているのだろうか?

今回は、このがっかりな報告に伴って、せっかくなのでそんな銀河の距離の測定について解説しよう。実は銀河の距離の測定を可能にしたのは、天文台に雇われていたパートタイマーのおばちゃんだったのだ。

ちなみに、今回の研究報告はスペイン・カナリア天体物理研究(IAC)の研究者グループより発表され、英国王立天文協会(MNRAS)の月報に掲載されている。

A distance of 13 Mpc resolves the claimed anomalies of the galaxy lacking dark matter
https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/486/1/1192/5380810?redirectedFrom=fulltext

銀河の距離はどう測る?

銀河の距離の測定は、変光星と呼ばれる星を調べることで実現できる

変光星とは周期的に明るさが変化する天体のことだ。変光星が明るさを変える理由には、いくつか種類があるが、代表的な脈動変光星は星内部の核融合反応と星の重力のバランスが取れなくなっているために膨張収縮を繰り返して明るさを変化させている。

核融合が進むとエネルギーが外部へ発散され星の体積が膨らんでいく、すると密度が減って核融合反応が鈍くなり星は明るさを減じていく。大きく膨らみすぎると、今度は自身の重力によってだんだんと収縮していき、星の密度が上がって内部の核融合が活発化して明るく輝くようになる。

こんな調子で明るさを周期的に変化させるのだ。

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Credit:国立科学博物館 Copyright (c) 1998-2008 National Museum of Nature and Science. All rights reserved.

ちなみに星が瞬いて見えるというのは、変光星とは何も関係はない。あれは単に星の光が地球の大気に揺らいでいるだけだ。変光星とは200日とか300日という周期で明るさを変化させていく星のことだ。

この変光星は変光周期によって絶対等級という星の本当の明るさが決まっている。つまり同じ周期で明るさの変化する星は、まったく同じ明るさをしているということなのだ。

そして変光周期が長くなるほど、星の明るさは強くなっていく。

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Credit:国立科学博物館 Copyright (c) 1998-2008 National Museum of Nature and Science. All rights reserved.

この変光星は、同じ種類・周期であっても地球から見える明るさ(実視等級)が異なる場合がある。

周期が一緒で片方が見かけ上暗い変光星というのは、それだけ地球から遠い場所にあるということだ。この絶対等級に対して明るさが減じている割合によって、その星を含む銀河の距離が測定できるというわけだ。

しかし、この変光星の周期と明るさの関連性はどのようにして見つけ出されたのだろうか?

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