Our Milky Way galaxy appears to have flipped 90 degrees long ago. But why?

銀河系のディスクが約90度回転していた可能性が、スーパーコンピュータシミュレーションで示されました。この反転は、太陽系の銀河中心周辺での軌道にも影響を与えた可能性があります。

銀河系のような渦巻き銀河は、ほとんどの星やガスを含むディスクと、より拡散した古い星の集団であるハローの2つの主要な構成要素から成り立っています。ところが、銀河系のハローは常に少々奇妙な特徴を持っていました。ヨーロッパ宇宙機関のガイア衛星ミッションがハローの星々の運動を測定した結果、ディスク内の他の物質と比べて、ハローは遅く回転していることが分かったのです。ダーラム大学のキリル・バトラコフ率いるグループがスーパーコンピュータでシミュレーションを行ったところ、この現象をもたらす原因が判明しました。銀河同士の衝突とディスクの反転です。

シミュレーションでは、25個の銀河系に似た銀河の進化を数十億年にわたって追跡しました。その結果、ハローが遅く回転していた銀河は、他の銀河との正面衝突を経験し、その過程でディスクが反転していたことが分かったのです。銀河系の場合、約80億年から110億年前に「ガイア・ソーセージ・エンセラドゥス」という矮小銀河が衝突していたことが既に知られています。この矮小銀河は太陽の質量の100億倍以上の質量を持っていました。衝突時に銀河系の重力によって引き裂かれた星々は、ソーセージのような細長い流れとなって銀河系のハロー内に組み込まれました。バトラコフは「銀河系が過去にこのような正面衝突を経験した事実がある以上、銀河系のディスクが反転していた可能性は高い」と述べています。

ただし、ディスク反転の正確なメカニズムについては、なお不確定な部分があります。シミュレーションでは、ディスクが反転していなくても遅く回転するハローが生じた銀河も見つかり、異なるメカニズムが働いている可能性が示唆されました。衝突とディスク反転の両方が、ハローの遅い回転に寄与すると考えられます。衝突の場合、引き裂かれた星々がディスクの運動と大きく異なる軌道上のハロー内に投げ出されるため、相対的に遅い回転が生じます。ディスク反転の場合、反転によってディスクの向きが銀河周辺の空間に対して変わっても、ハローはすぐには再配向されず、新しいディスク方向との同期に時間がかかるため、この不整列がハローの相対的な遅い回転をもたらします。

反転がいつ起きたかは、太陽系の位置付けにとって重要な意味を持ちます。もしディスク反転が太陽系の誕生後に起きていたなら、太陽系の銀河中心周辺の軌道に影響を与えた可能性があるのです。バトラコフは「ディスク反転は、銀河系の大多数の星が現在とは全く異なる軌道を描いていたことを意味する。太陽もその可能性がある。つまり、私たちが安定した場所だと考えている銀河内での太陽系の位置が、その全生涯を通じて安定していなかったかもしれない」と指摘しています。

銀河系の歴史が今回の研究によって新たな局面を加えます。こうした宇宙環境に関する基礎的な理解が進むことで、人類が宇宙に配置する機器や衛星がさらされる環境条件についての認識も深まります。長期間の宇宙ミッションを設計・運用する際、銀河系内での物理的な安定性や環境予測の精度は、機器の信頼性評価や寿命設計に関わる重要な要素となります。日本の部品・装置・素材メーカーにとって、宇宙市場向けの製品開発を行う際、こうした天文学的な知見は単なる背景知識ではなく、長期ミッションの実現可能性を支える基礎となるものです。

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