国立天文台ら,原始銀河団の特徴を統計的に明らかに

国立天文台,東京大学,総合研究大学院大学などの研究者と大学院生からなる研究グループは,すばる望遠鏡に搭載された超広視野主焦点カメラHyper Suprime-Cam(ハイパー・シュプリーム・カム,HSC)を用いた観測で,約120億光年かなたの宇宙に,銀河団の祖先「原始銀河団」を200個近く発見した(ニュースリリース)。

宇宙の銀河の性質は,その銀河の周囲の環境と密接に関係している。現在の宇宙では,数十個以上の銀河が密集する銀河団のような領域には,年老いた重い楕円銀河が多く存在する一方で,銀河があまり存在しない領域には,活発に星形成をしている若い渦巻銀河が多く見られる。このような銀河とその環境の関係はいつ,どのように生まれたのかは,現代天文学の大きな謎の1つとなっている。

環境が銀河進化に与える影響を解明するためには,完成した銀河団だけではなく,銀河・銀河団が成長しつつある過去の姿を遠方宇宙の原始銀河団の観測を通して直接調べることが重要。しかし銀河団のように非常に密度の高い領域は宇宙全体でもごく稀であり,遠方宇宙に存在する原始銀河団の発見はさらに難しい。

遠方宇宙での銀河進化に影響を及ぼす環境効果の理解のためには,原始銀河団の大規模なサンプルを構築する必要がある。そこで研究グループは,すばる望遠鏡に搭載された超広視野主焦点カメラ Hyper Suprime-Cam (ハイパー・シュプリーム・カム,HSC) を用いて,遠方宇宙における原始銀河団の探査を行なった。

その結果,研究グループは約120億年前の宇宙に原始銀河団を200個近く発見し,しかもそれらが不均一に分布することを明らかにした。さらに,原始銀河団の分布を解析することで,原始銀河団を包み込む暗黒物質の塊「ダークマターハロー」の質量を推定することに初めて成功した。その質量は太陽質量の10兆倍以上であり,これらの領域がいずれ銀河団 (太陽質量の100兆倍) に成長することを強く示唆する。

さらに,これらの原始銀河団領域中にはクェーサーがほとんど存在しないことから,銀河同士の合体がクェーサー活動を引き起こすという従来の仮説に大きな疑問を呈する結果も得られた。HSCによって得られた大規模なサンプルを用いることで,遠方宇宙においても原始銀河団の特徴を初めて統計的に明らかにすることができた。

今後,観測を継続することによって,120億光年かなたの原始銀河団は約1000個発見できることが期待されるという。その上で,110億光年から130億光年にわたる原始銀河団の成長過程を明らかにしていきたいとしている。

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