[비즈한국] 宇宙の巨大構造のフィラメントの間には、何もない巨大な空洞が存在する。ボイド（空洞）だ。数億光年もの広大な空間の中に、銀河はほとんど存在しない。代表的なのがうしかい座ボイドである。直径3億光年もの巨大な空間には、通常2000〜3000個の銀河が存在すべきだが、その中では銀河がほとんど発見されない。天文学者のグレゴリー・アルドリングは、もし私たちがこのような巨大なボイドの真っ只中に住んでいたとしたら、1960年代になるまで天の川銀河の外に他の銀河が存在するという事実すら知らずにいただろうと語った。銀河を単位として宇宙の進化を研究する銀河天文学者として、本当に恐ろしい話である。
ところが、この荒涼としたボイドの真っ只中で発見された非常にミステリアスな銀河がある。局所ボイドで発見された矮小銀河NGC 6789だ。見た目には見栄えのしない小さくて矮小な不規則銀河に見えるが、ここにはまだ解明されていない最も驚くべきミステリーが隠されている。周囲に誰もいないこの何もないボイドで、星が爆発的に誕生しているからだ。
実は、銀河NGC 6789の存在は早くも1983年から知られていた。地球から1200万光年離れたこの銀河は、サイズは小さいが鮮やかな青い光を放っている。その中で非常に若い星たちが爆発的に生まれているという意味だ。このような銀河を、青く密度が高い小さな銀河という意味で「Blue Compact Dwarf Galaxy（BCD）」と呼ぶ。
この小さな銀河は、全質量の4％に達する、太陽質量の1億倍にも及ぶ非常に多くの星が、過去6億年の間に生まれた。これだけあれば、爆発的な星生成銀河を指す「スターバースト銀河」と呼ぶに値する。問題は、これほど多くの星が生まれるためには継続的に周囲から新しいガス物質が供給されなければならないのだが、この銀河は周囲に何もないという点である。
通常、銀河が密集している空間では、銀河同士が衝突する際に大量のガス物質が流入する。それにより、長期間星がほとんど生まれず静かに老いていくだけだった銀河も、久しぶりに青く鮮やかな光を放ち、若返ったような時期を迎えることもある。自分と同じくらいの規模の銀河と衝突する時、あるいははるかに小さな衛星銀河が丸ごと突っ込んでくる時、銀河が抱えていたガス物質の密度が急激に上昇し、効率的に新しい星を作り出す。いずれにせよ、新しい星が持続的に誕生するためには、銀河の中に高い密度でガスがこねられ凝集する条件が必要となる。通常は銀河間の相互作用、銀河同士の衝突がこのような変化を引き起こす。
しかし、NGC 6789にはそのような痕跡が見られない。少なくとも従来の観測では、目立った衝突の痕跡は見当たらなかった。そこで天文学者たちは、より深くNGC 6789周辺を観察するために、双眼鏡のような2m双子望遠鏡（TTT, Two-meter twin telescope）を活用してNGC 6789を狙った。従来の観測ではぼやけたNGC 6789の中心部しか見えなかったが、より深い観測を通じてNGC 6789周辺に広く広がった星の光の痕跡まで細かく捉えた。
今回の追加観測でも、NGC 6789は衝突の兆候を全く見せない。銀河外郭のさらにぼやけた領域まで広く広がった様子を確認したが、銀河の縁はただ丸く広がった矮小楕円銀河の形をしているだけである。銀河が比較的最近、他の小さな銀河と衝突したり、すれ違ったりしながら重力相互作用をしたことを示す「潮汐尾（タイダルテイル）」や、星が丸い殻のように広がる構造などの痕跡は全く見られない。今回の追加観測を通じて、NGC 6789は最近一度も衝突を経験していない、完全に孤立した銀河であるという事実が改めて確認された。
それでは一体、NGC 6789はどこから新鮮なガスを供給されているのだろうか？ おそらくNGC 6789は、宇宙巨大構造に対する私たちの固定観念を覆すきっかけになるかもしれない。実はボイドが完全に何もない空間ではないとしたら？ その中に明るく輝く星々で満たされた銀河はなくとも、一般的な光学観測では容易に姿を現さないガス雲やガスフィラメントが満たされているとしたら？ 偶然NGC 6789がガスフィラメントの周辺にあり、そこから継続的にガスが流入する「ガス降着（gas accretion）」が絶えず行われているのだとすれば、NGC 6789の異常なほど高い星形成率が説明できる。
実際にこの銀河は、星が持続的に新しく生まれている割には、化学組成において重い金属元素の含有量が比較的低く出ている。この小さな銀河に向かって外部から継続的に新鮮で新しいガス物質が流入しているためだと考えられる。銀河の中で新しい星が誕生し超新星が爆発すれば金属元素で汚染され続けるはずだが、外から新鮮なガスが絶えず流入することで金属元素が希釈される可能性がある。このように銀河に向かって周囲の宇宙巨大構造に沿って冷たく新鮮なガス物質が流入することを「冷たいガス降着（Cold gas accretion）」と呼ぶ。これは、銀河が真っ最中に形作られていた遠い昔の初期宇宙において、初期銀河たちに爆発的な星誕生を引き起こした主な原因と推定される。もしかするとNGC 6789は、今なおその姿を彷彿とさせる驚くべき現場なのかもしれない。
NGC 6789は、銀河が新しい星を絶えず作り出し、生命力を維持するために他の銀河との相互作用や衝突が必ずしも必要ではないことを示している。誰もいない何もないボイドの真っ只中でも、銀河は一人で生き残ることができる。見えないガスフィラメントの助けを借りて、そこから流入するガス物質を飲み込みながら、寂しいが輝かしい自分だけの時間を送っている。これは私たちに非常に驚くべき手がかりを提供してくれる。
もしこの仮説が事実なら、NGC 6789は宇宙が誕生して以来、一度も汚れていない最も純粋なガス物質を飲み込む現場となる。何もないボイドには目立った銀河がないため、その中で超新星が爆発してガス物質が汚染されることもなかった。ボイドを満たしたガス物質は、宇宙が誕生した瞬間の成分をそのまま保持しているはずだ。ガス物質の化学成分を把握し、どのように分布して流れているかを理解できれば、私たちはビッグバン直後、宇宙が最も純粋だった頃の姿を追想できるようになる。まるで太陽系の果てに凍りついた小惑星や彗星から太陽系が初めて形成された当時の純粋な痕跡を見つけ出し、太陽系の幼年期を想像するように、私たちはボイドを満たしているかもしれない純粋なガス物質を通じて、宇宙の最も幼い頃、その幼年期の終わりを想像できるようになるだろう。
参考
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ae1cbe
筆者 Ji Woong-baeは？ 猫と宇宙を愛している。幼い頃、『銀河鉄道999』を見て宇宙の美しさを伝えたいという夢を持つようになった。現在、世宗大学校自由専攻学部助教授として、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。著書に『毎日宇宙の一欠片』、『星が輝く宇宙の科学者たち』、『行けないけれど知ることができる』、『宇宙を見ると浮かぶ変な質問たち』などがあり、『本当に宇宙を旅するヒッチハイカーのためのガイドブック』、『私はどうして冥王星を殺したのか』、『クォンタムライフ』、『コスミグラフィック』などを翻訳した。