[비즈한국] 現在、ネイバー035420で連載中のあるSFウェブトゥーンの天文学監修を務めている。ペク・ウォンダル作家の『星の瞳』だ。この作品には、地球と瓜二つのいわゆる「鏡の地球」という世界が登場する。さらに、死者たちの魂がみな鏡の地球に向かっているかのような状況が発生し、ミステリアスな物語が展開される。
もちろん、この広大な宇宙に正確に似た天体が存在する確率は極めて低い。ところが最近、まるで鏡に映したようにそっくりな「鏡の銀河」のペアが発見された。しかも、この二つの鏡の銀河は互いにぶつかり合って衝突しているのだ。ドッペルゲンガーとぶつかると二人とも消えてしまうと言わなかったか！その都市伝説にふさわしく、瓜二つの二つの鏡の銀河の間では非常に劇的なことが起きている！本当に宇宙には鏡の世界、鏡の次元でも存在するのだろうか？
今回発見された鏡の銀河のペアがさらに不思議な理由は、銀河を一つだけ取り出してみても、めったに見られない独特な姿だからだ。二つの銀河はそれぞれ巨大な円形のリング状をしており、二つが重なるとまるでフクロウの目のように見える。そのため「宇宙のフクロウ（Cosmic Owl）」というあだ名が付けられた。宇宙のフクロウ銀河は、地球から約120億光年離れたかなり遠い場所で発見された。それぞれの丸いリング状の大きさは2万6000光年ほどである。つまり、宇宙のフクロウの瞳は、直径10万光年に達する我々の銀河系の4分の1ほどの規模だ。
このように完璧な円の形を維持するリング銀河は珍しい。代表的なものとして、1950年代に初めて発見されて以来、未だに形成過程が正確に把握されていないホーグの天体がある。中心には比較的年齢が高いオレンジ色の星が輝き、その周囲に若い青い星々が完璧に丸いリングを形成している。このようなリング銀河は、通常、巨大な銀河の真ん中を比較的小さな銀河がほぼ貫通するように衝突して作られたと推定される。月に隕石が落ちて丸いクレーターを残したように、二つの銀河が互いに貫通しながら銀河規模の衝撃波が残した跡だと考えられている。
代表的なものに車輪銀河がある。ただしこの銀河の場合、外郭の丸いリングだけでなく、その中心部と外郭のリングをつなぐ車輪のスポークのような渦状腕の筋も見られるという違いがある。このように完璧に近い丸いリングは、特別な角度と速度で衝突が起きるときに作られる。非常に珍しい現象だ。
今回捉えられた宇宙のフクロウは、この珍しいリング銀河二つで構成されている。それもすぐ隣同士で！一つを見るだけでも難しいのに、リング銀河が実は一つしかなく、重力レンズによって同じ銀河の虚像が同時に二つ作られたのではないかと考えることもできる。しかし、ジェイムズ・ウェッブ、ALMA、そしてVLAなど様々な観測を通じて各銀河のイメージのスペクトルを分析した結果、両者とも独立した別々の銀河であるという事実が確認された。ガスの組成と中心にあるブラックホールの特性にわずかな違いが確認される。円形のリングを残すという珍しい現象が、二つの銀河でほぼ同時に起きているのだ！
二つの巨大なリング銀河は互いに衝突している。リングが交わる中央の領域に沿って、星々がより活発に誕生した跡が見られる。二つのリングが交わる衝突面に沿ってガス雲が圧縮され、新しい星が爆発的に誕生するスターバーストが進行中だ。宇宙のフクロウの写真をよく見ると、二つの丸い瞳の間にフクロウのくちばしのように見える別の構造がある。これは、衝突中のリング銀河の中心に隠れているブラックホールが吐き出したエネルギージェットの痕跡だ。
ALMAの電波観測で見ると、左側の銀河から噴き出す二つの明るい地点が見えるが、これは銀河中心の超大質量ブラックホールが吐き出したジェットと見られる。特にジェットの一方向が、偶然にも二つの巨大リングが交わる部分を向いている。その結果、二つのリング銀河の衝突面でジェットがより効率的にガス物質を押し出し、圧縮させることで、新しい星の誕生をさらに促進している。フクロウのくちばしにあたる領域のガス雲からは、爆発的な星の誕生を示す強烈な放出線が確認される。
今回の観測によると、宇宙のフクロウ銀河ペアの全体質量は太陽質量の3200億倍に達する。120億光年も離れた過去の宇宙の初期銀河であるため、現在の我々の銀河系に比べれば質量ははるかに軽い可能性がある。しかし、彼らが抱えている超大質量ブラックホールは、我々の銀河系のブラックホールよりも重い！フクロウの瞳のそれぞれが抱えているブラックホールの質量は、太陽質量の6700万倍と2600万倍に達する。我々の銀河系の中心にあるいて座A*ブラックホールの質量が太陽質量の400万倍しかないことを考えると、銀河全体の規模は小さいにもかかわらず、その中心に住むブラックホールははるかに重いことがわかる。このように銀河全体の質量対比で中に抱えるブラックホールの質量比率が圧倒的に重いということは、初期宇宙においてブラックホールが先に規模を成長させた後に銀河が成長するという仮説を裏付けている。
このように、ほぼ完璧にそっくりなリング銀河がくっついているのは説明が難しい。二つのリング銀河とも小さな銀河が貫通してできたものだとすれば、このような仮説が考えられる。元々ここには平凡な原始渦巻銀河二つがペアを組んでいた。ところが遠い昔、小さな銀河一つが高速で二つの銀河を相次いで貫通した。それで似た時期にホーグの天体のように見える二つのリング銀河が作られた。その状態で二つの銀河が近づき続け、衝突が始まった可能性がある。
この仮説によると、第3の銀河は約3800年前に二つの銀河を貫通したはずだ。興味深いことに、この時期は現在二つの銀河で観測される星々の年齢や年代とほぼ一致する。二つの銀河が見せるリングの規模もほぼ同じであるため、ほぼ同時に第3の銀河が二つを貫通して通り過ぎた可能性が高そうだ。
実は巨大なリングを描く銀河二つが同時に衝突する現場が発見されたのは、宇宙のフクロウが初めてではない。代表的にいわゆる「10点シュート」銀河としてよく知られるARP 147がある。ただし大きな違いがあるなら、ARP 147の二つの銀河は互いに角度が異なって傾いているという点だ。二つのうち完璧に貫通された銀河は丸いリングが鮮明に見えるが、もう一つはほぼ横に寝ているため、リングが大きく歪んで見える。一方、宇宙のフクロウは非常に絶妙に両方とも正面を向いており、双子のように完璧な二つのリングを見せている。
遠い昔、宇宙のフクロウの大きな瞳を作って通り過ぎた第3の小さな銀河が、まだ完全に破壊されずに生き残っているなら、この周囲のどこかにその痕跡が残っている可能性もある。今回の観測で確認された宇宙のフクロウ銀河の丸い衝撃波が広がっていく速度は概ね200km/s程度であり、典型的に星間物質の中を高速で広がる衝撃波のレベルに相当する。このように推定した衝撃波の速度、衝突の時点を通じて、第3の銀河が存在する可能性のある位置を捜索できるだろう。
宇宙のフクロウ銀河のような劇的な姿の現場は、宇宙が本当にどれほど広大で無限の可能性を秘めた世界であるかを改めて悟らせてくれる。宇宙は想像しうるすべてのことが起こる世界のように見える。その珍しいリング銀河が二つも共存し、さらに鏡に映したように瓜二つのドッペルゲンガー銀河二つが互いにぶつかり合ってまでいるのだから。もしかすると。本当に宇宙のどこかには、私たちにそっくりな鏡の地球、鏡の太陽系、そして鏡の中の私が生きているのかもしれない。
参考
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025arXiv250610058L/abstract
筆者チ・ウンベは？猫と宇宙を愛する。幼い頃『銀河鉄道999』を見て、宇宙の美しさを伝えようという夢を持つようになった。現在、延世大学銀河進化研究センター及び近宇宙論研究室にて、銀河の相互作用を通じた進化を研究しており、講演や執筆など様々な科学コミュニケーション活動を行っている。『サムに乗る天文台』、『一日中宇宙を考える』、『星、光の科学』などの著書がある。