新たに発見された赤色矮星の集団により、宇宙で知られている恒星の数が3倍に

本日ネイチャー誌に発表された論文で、エール大学とハーバード大学の天文学者たちは、8つの近傍銀河に小さな赤色矮星の集団が存在する証拠を発見した。この結果は、星の形成方法、銀河の進化、そしておそらく宇宙に暗黒物質がどれだけ存在するかに関する天文学者の見解に影響を与えるだろう。

赤色矮星は太陽のような恒星だが、太陽より小さく、暗く、温度が低く、質量は太陽の半分から10分の1程度である。小さいかもしれないが、その数は膨大で、天文学者の推定では、赤色矮星の数は天の川銀河内の太陽のような恒星の100倍にも上る。

今日の結果が出るまで、天文学者たちは他の銀河でも 100 対 1 の比率が当てはまると想定せざるを得なかった。しかし最近、楕円銀河 (天の川銀河のような特徴的な渦巻き腕を持たず、通常はより古く赤い恒星で構成されている) のほうが、渦巻き銀河よりも暗黒物質に対する恒星の数が多いという証拠が増えている。

「これらの銀河の中で、暗黒物質とされてきた質量のかなりの部分はおそらく恒星だ」と、このプロジェクトの主任研究者であるピーター・ファン・ドックム氏は語った。

今年初めに発表された2つの論文で、カリフォルニア大学サンタバーバラ校のトマソ・トリューは、重力レンズ効果を利用して、60個の楕円銀河の質量分布を注意深く測定した。彼は、質量の一部が失われているが、それは暗黒物質ではないと考えた。トリューは、その質量が目に見える恒星のように分布していたため、それが恒星のようなものだと知っていた。それは低質量の恒星、中性子星、あるいはブラックホールである可能性もあった。そして、ヴァン・ドックムはそれがどれなのかを突き止めようとした。

ハワイのケック1望遠鏡で、銀河の光を構成色に分ける低解像度の分光器を使って、ファン・ドックム氏は8つの大きく明るい楕円銀河を観察した。赤色矮星を見るのは難しかった。より明るい恒星の数をはるかに上回っているにもかかわらず、その総光は依然として非常に暗い。ファン・ドックム氏とハーバード大学のパートナー、チャーリー・コンロイ氏は、人間の目で見える波長よりほんの少し長い近赤外線の特定の波長を観察した。彼らはナトリウムと鉄の痕跡を探していた。その痕跡があれば、銀河の光に寄与している低質量の恒星がいくつあるかがわかる。

彼らの発見によると、この巨大な楕円銀河には、天の川銀河の 10 倍もの低質量星が存在する可能性がある。言い換えれば、矮小銀河と太陽の比率は 100 対 1 だが、大型楕円銀河では 1000 対 1 に近い。しかし、ヴァン・ドックム氏によると、暗黒物質もまだ十分に存在するという。実際、新しい星が発見されても、暗黒物質の計算に大きな変化は生じないだろう。

次のステップは、低質量の星の過剰が低質量の銀河にも存在するかどうかを確認することだ。ヴァン・ドックム氏とトリュー氏は、両者とも、その影響はそこではそれほど顕著ではないと予想している。「我々のサンプル内で傾向が見られるかもしれない」とトリュー氏は言う。「より質量の大きいシステムでは、低質量の天体よりもこの「目に見えない」恒星成分が多くあるようだ」。ヴァン・ドックム氏は今週末、ケックに滞在し、より小さな楕円銀河を観察してその原因を解明しようとしている。

この結果が正しいとすれば、天文学者は楕円銀河の星の数を計算する際にもっと注意する必要があるということになる。「この結果は、誰にとっても大きな頭痛の種です」とヴァン・ドックム氏は言う。「しかし、もちろん宇宙は私たちの望みなど気にしません」