東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構(Kavli IPMU)らの研究グループは,スローン・デジタル・スカイ・サーベイ(SDSS)から得られた約9000個の銀河団のサンプルを用いて,重力レンズ効果によるダークマターの分布,銀河団の空間分布の測定結果を組み合わせることで,2桁も異なるスケールである約100万光年スケールの銀河団の内部構造と約1億光年のスケールに及ぶ周辺のダークマターの分布の間に関係性があることを世界で初めて発見した(ニュースリリース)。
SDSSは,アメリカのアパッチ・ポイント天文台にある2.5メートル望遠鏡を用いた銀河サーベイ。2000年に観測を開始し,現在までに約1万平方度の撮像及び分光観測を行なっている。
今回の発見により,銀河団の質量だけでなく,銀河団の形成史と周辺の大規模な環境が銀河団の特性に影響を与えることを明らかにした。
この結果はつまり銀河団の質量が同じでも,約100万光年のスケール程度の銀河団の内部構造の特性により約1億光年のスケールに及ぶダークマターの分布に違いが生じていることを示している。
すなわち,銀河団の個数密度や空間分布などの特性が,これまで考えられていた銀河団の質量によってだけでなく,138億年の宇宙の構造進化の歴史における銀河団の形成史と,銀河団周辺のダークマターの分布といった周辺の大規模な環境の影響を受けていることを明らかにした。
このような,銀河団に属する銀河の分布の特性と宇宙全体のダークマターの分布における深い関係性は,インフレーションが予言する原始ゆらぎの特性が予言する効果であり,今回の観測から数あるインフレーションのモデルを制限することもできると期待される。
さらには,銀河団の観測結果からダークマターやダークエネルギーの性質,ニュートリノの質量,インフレーションの物理,銀河の特性を調べる際に,今回の結果を考慮することが不可欠となるという。
このことから,将来的には Kavli IPMU が進めているすばる望遠鏡の SuMIRe プロジェクトなど広天域銀河サーベイから得られる大統計データから宇宙論研究を行なうときにも重要となるとしている。
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