銀河は星の膨大なコレクションであることは誰もが知っています。 1つの銀河には数千億もの銀河が含まれている可能性があります。しかし、星がないタイプの銀河があります。そうです、星はゼロです。
これらの銀河は、ダークギャラクシーまたはダークマターギャラクシーと呼ばれます。そして、それらは星で構成されるのではなく、主にダークマターで構成されます。理論は、これらのドワーフダークギャラクシーの多くが「通常の」ギャラクシーの周りのハローにあるはずであると予測していますが、それらを見つけるのは困難でした。
現在、天体物理ジャーナルに掲載される新しい論文で、カリフォルニア州スタンフォード大学のYashar Hezavehと彼の同僚チームは、そのようなオブジェクトの1つを発見したことを発表しました。チームは、Atacamas Large Millimeter Arrayの強化された機能を使用して、アインシュタインリングを調べました。アインシュタインの一般相対性理論では、現象が観測されるずっと前に現象が予測されたためです。
アインシュタインリングは、近くにある物体の大きな重力がはるかに遠い物体からの光を歪めるときです。望遠鏡のレンズ、または眼鏡のように動作します。レンズ内のガラスの固まりは、遠くの物体が拡大されるように入射光を導きます。
アインシュタインリングと重力レンズ効果により、天文学者は非常に遠くの物体を重力のレンズを通して見ることができます。しかし、それらはまた、天文学者がレンズとして機能している銀河についてもっと学ぶことを可能にします、それはこの場合に起こったことです。
ガラスレンズに小さなウォータースポットがある場合、それらのスポットは画像に小さな歪みを追加します。これは、この場合に起こったことです。レンズ上の微視的な水滴ではなく、ダークマターで構成される小さな矮小銀河によって歪みが発生しました。 「窓に雨のしずくを見るのと同じ方法で、これらの見えない物体を見つけることができます。背景のオブジェクトの画像を歪めるため、そこにあるのです」とHezavehは説明します。違いは、水は屈折によって光を歪めるのに対し、物質は重力によって光を歪めるということです。
アルマ望遠鏡の施設の解像度が上がるにつれて、天文学者はさまざまな天体を研究してその能力をテストしました。これらのオブジェクトの1つは、上の画像の重力レンズであるSDP81でした。彼らがSDP81によってレンズされているより遠方の銀河を調べたとき、彼らは遠方の銀河のリングに小さな歪みを発見しました。 Hezavehと彼のチームは、これらの歪みがドワーフダークギャラクシーの存在を示していると結論付けています。
しかし、なぜこれがすべて重要なのでしょうか。宇宙、または少なくともそれに対する私たちの理解に問題があるからです。質量不足の問題。
宇宙の構造の形成に関する私たちの理解は、少なくともより大きなスケールでは、かなりしっかりしています。このモデルに基づく予測は、宇宙マイクロ波背景（CMB）および銀河クラスタリングの観測と一致します。しかし、私たちの理解は、宇宙のより小さなスケールの構造になると、いくらか破綻します。
この分野での理解不足の1つの例は、ミッシングサテライト問題として知られているものです。理論は、銀河を取り巻く暗黒物質のハローには、サブハローオブジェクトと呼ばれるものの大きな集団があるはずであると予測しています。これらのオブジェクトは、マゼラン雲と同じくらい大きいものから、はるかに小さいオブジェクトまでさまざまです。ローカルグループの観測では、これらのオブジェクトの顕著な欠損があり、理論的予測と比較すると10倍になっています。
それらを見つけていないので、2つのうちの1つが起こる必要があります。それらを見つけるのが上手になるか、または理論を変更します。しかし、本質的に見つけにくいものを見つけていないため、宇宙構造の理論を修正するのは少し早すぎるようです。このため、この発表は非常に重要です。
これらのドワーフダークギャラクシーの1つを観察して特定すれば、さらに多くの扉が開かれるはずです。それ以上が見つかったら、その人口と分布のモデルの構築を開始できます。したがって、将来これらのドワーフダークギャラクシーがさらに見つかれば、宇宙の形成と構造に関する包括的な理解が徐々に確認されます。そして、宇宙におけるダークマターの役割を理解する上で、私たちが正しい方向に進んでいることを意味します。それらを見つけることができず、SDP81のハローにバインドされたものが異常であることが判明した場合、理論的には設計図に戻ります。
SDP81に結合されたドワーフダークギャラクシーを検出するには、多くの馬力が必要でした。 SDP81のようなアインシュタインリングは、重力レンズ効果を発揮するために巨大な質量を持っている必要がありますが、ドワーフダークギャラクシーは比較的小さいです。これは古典的な「干し草の山」の問題であり、Hezavehと彼のチームは、ALMAからのデータを分析するために大規模なコンピューティング能力を必要としていました。
ALMA、およびHezavehとチームによって開発された方法論は、将来的にはドワーフダークギャラクシーにさらに光を当てることを期待しています。チームは、ALMAがこれらのハローオブジェクトをさらに発見する大きな可能性を秘めていると考えています。これにより、宇宙の構造についての理解が深まるはずです。彼らの論文の結論で述べているように、「…ALMAの観測は、暗黒物質の下部構造の豊富さに関する私たちの理解を大幅に前進させる可能性を秘めています。」
