「宇宙の異常」 – 数十年にわたる超銀河の謎を科学者が解明

超大質量銀河面のほとんどが 1 種類の銀河で満たされているのはなぜですか? この長年の天文学の謎がついに解決されるかもしれません。

の 天の川 私たちの宇宙の故郷である銀河は、局所スーパークラスターとして知られる広大な領域内にあります。 この大規模な構造には、多数の大規模な銀河団と多数の個別の銀河が含まれています。 この超銀河団はパンケーキのような形状をしており、幅が 10 億光年近くにも及ぶため、銀河の超レベルの称号を与えられています。

宇宙のほとんどの銀河は 2 つのカテゴリーに分類されます。1 つ目は、主に古い星で構成され、通常は非常に巨大な中心ブラック ホールを含む楕円銀河、2 つ目は、天の川銀河に似た渦巻構造を持つ、星を形成する活動的な円盤銀河です。方法。 方法。 どちらのタイプの銀河も局所超銀河団内にも見られますが、超銀河面には明るい楕円銀河がたくさんある一方で、明るい円盤銀河は著しく存在しません。

宇宙の異常は宇宙論の標準モデルに疑問を投げかける

局所宇宙におけるこの奇妙な銀河の分離は1960年代から知られており、著名な宇宙学者で2019年のノーベル賞受賞者であるジム・ピーブルズがまとめた「宇宙異常」の最近のリストで顕著に取り上げられている。

今回、ヘルシンキ大学の天体物理学者ティル・サワラ氏とピーター・ヨハンソン氏率いる国際チームが、その説明を見つけたようだ。 に掲載された記事で 自然天文学これは、銀河超平面の内側と外側で見られる異なる環境により、楕円銀河と円盤銀河の異なる分布がどのように自然に生じるかを示しています。

画像の赤道上にある超銀河面では、銀河は頻繁に相互作用と合体を経験し、巨大な楕円銀河の形成につながります。 対照的に、平面から遠く離れた銀河は比較的孤立して進化し、円盤状の構造を維持することができます。 クレジット: Even Swala

「超大質量銀河の面にある高密度の銀河団では、銀河は頻繁に相互作用と合体を経験し、楕円銀河の形成と超大質量ブラックホールの成長につながります。対照的に、面から離れると、銀河は比較的孤立して進化する可能性があります。これは、らせん構造を維持するのに役立ちます。

研究チームは、宇宙初期から現在までの 138 億年にわたる宇宙の進化を追跡する Sibelius シミュレーション (ローカル メタコズミック シミュレーション) を使用しました。 これはイギリスのスーパーコンピューターとフィンランドの CSC Mahti スーパーコンピューターで実行されました。

宇宙論における意味と将来の方向性

同様のシミュレーションのほとんどは、観測値と直接比較できない宇宙のランダムなパッチを考慮していますが、Sibelius のシミュレーションは、局所的な超銀河団を含む観測された構造を正確に再現することを目的としています。 最終的なシミュレーション結果は、観察結果と非常によく一致しています。

「偶然、昨年12月にジム・ピーブルズを讃えるシンポジウムに招待され、そこで彼は講演でこの問題を提起しました。 「答えが含まれているかもしれないシミュレーションがすでに完了していることに気づきました」とティル・ソアラはコメントします。 「私たちの研究は、銀河進化の既知のメカニズムがこのユニークな宇宙環境でも機能していることを示しています。」

物理学科の隣にあるヘルシンキ大学クンブッラ キャンパスには、地元の超銀河団内の銀河の分布を示す大きな彫刻があります。 それらは、この新しい研究の共著者の一人である英国の宇宙学者カルロス・フレンクによって20年前に開設されました。 「局所超銀河団内の銀河の分布は本当に興味深いです」とフリンク氏は新たな結果について語る。 「しかし、それは異常ではありません。私たちの結果は、暗黒物質の標準モデルが宇宙で最も驚くべき構造を生み出すことができることを示しています。」

参考文献：「ΛCDM の予測としての局所超銀河団全体にわたる楕円銀河と円盤銀河の明確な分布」ティル・サワラ、カルロス・フリンク、イェンス・ヤスキ、ピーター・H・ヨハンソン、ギレム・ラヴォー著、2023 年 11 月 20 日、 自然天文学。
土井: 10.1038/s41550-023-02130-6