天の川には宇宙の共食いの長い歴史がある

初期の天の川銀河は、宇宙を這う平和を愛する天体からは程遠かった。より多くの星を求めて前方によろめきながら進み、時間とともに成長し、進化した。Nature Astronomy に発表された新しいレポートで、カナリア諸島天体物理学研究所のカルメ・ガラート率いる科学者グループは、天の川銀河が約100億年前にその4分の1の大きさの矮小銀河を食い尽くしたことを確認した。欧州宇宙機関のガイア衛星によって収集されたデータの分析は、数十万の星がその起源から遠く離れた場所に投げ出された後に何が起こったかを説明するのに役立つ。

「太陽に近い天の川銀河の内側のハローには、外部銀河に起源を持つ星々が含まれているという兆候が何年も前からありました」とガラート氏は言う。「しかし、ガイア計画の2回目のデータ公開によって初めて、この合体現象がより詳細に確認されました。」

ガラート氏と彼女のチームは、天の川銀河にある約 60 万個の恒星の年齢を決定するという控えめな目標を掲げて調査を開始しました。その後、奇妙なことが彼らの注意を引いたのです。彼らが調べていたデータは、青から赤までの色の関数として恒星の明るさを表していました。(明るさはさまざまな要因の影響を受けますが、最も顕著なのは化学組成です。青い星は金属の濃度が低いと形成され、赤い星は金属の濃度が高いと形成されます)。チームは、一部の星が天の川銀河のハロー (銀河の主円盤を超えて広がる球状構造) の 2 つの異なる構成要素に不思議に現れていることに気づき始めました。一部の星は他の星よりも青く、以前の研究ですでにこれらの青い星は、もともとガイア・エンケラドゥスと呼ばれるソーセージ型の矮小銀河の一部であったことが関連付けられていました。しかし、赤い星列を構成するその他の星には、適切な起源の物語がありませんでした。

そこで研究チームは、これらの星の年齢を特定し、それがどこから来たのか解明できることを期待しました。これは決して簡単な作業ではありません。「明るさ、色、速度、化学組成などの他の恒星の特性とは異なり、恒星の年齢は直接測定できません」と彼女は言います。「明るさや色などの観測された特性を恒星進化モデルの予測と比較する必要があります。」恒星の実際の明るさを理解するには、その距離を知る必要がありますが、地球は天の川銀河の「内側」にあるため、各恒星の距離を個別に、1つずつ計算する必要があります。

幸運なことに、ギャラート氏とその同僚は恒星の年齢を推定する専門家であり、赤色系列の恒星の年齢が青色系列の恒星と似ていることを発見した。ギャラート氏らが描く図は、天の川銀河がガイア・エンケラドゥスを食い尽くした時点で、これらのハローの恒星の年齢は約30億歳で、その結果、これらの恒星の年齢は約130億歳になったというものだ。これは、天の川銀河の厚い円盤で見つかる平均的な恒星よりも古い。この合体イベントにより、もともと矮小銀河に存在していた青い恒星が天の川銀河のハローに投げ込まれた可能性が高い。一方、ハローで特定された赤い恒星は、天の川銀河で最初に形成された恒星の1つであると思われる。それらは円盤から発生し、合体によって放出された力とエネルギーによってハローに投げ込まれた。

さらに、この合体により、メインディスクでの星形成が 11 にまで変化したようだ。ディスクは誕生以来、継続的に星を形成してきたが、ガイア-エンケラドゥスは天の川銀河にとって一種のエネルギー補給源として機能し、星の育成場にガスを供給していた。新たな発見は、約 60 億年から 80 億年前まで記録的なペースで星を生成し続け、その後、より若い星が優勢な薄いディスクへと移行したことを示唆している。

「天の川銀河の歴史の始まりに何が起こったのか、私たちはすでに大まかな全体像を把握していると思います」とガラート氏は言う。「天の川銀河の円盤とハローの進化のまさに最初の瞬間について、私たちはここで理解しているのです。」

ガイア探査機のデータの堅牢性のおかげで、この発見は説得力のあるものとなった。星の年齢をより正確にすれば、天の川銀河がガイア・エンケラドゥスを完全に飲み込むのに実際にどれくらいの時間がかかったかがわかるだろうし、ガイア探査機や他の探査機が将来その数字を突き止めるのに役立つ可能性は十分にある。天の川銀河の形成に貢献した合体現象はこれだけではない可能性もある。ギャラート氏によると、そのような現象を示唆する調査が少なくとも 1 つ進行中であるため、天の川銀河の秘密の太古の捕食の歴史を解明し始めたばかりのようだ。