高校生が発見した3つの矮小銀河、銀河進化の謎を解く手がかりに
高校時代の観測で3つの矮小銀河を発見した学生が、ジュリアン・シャピーロという名前をそれぞれに冠された天体として記念されるのは珍しいことだ。現在、カリフォルニア大学バークレー校の天体物理学科に在籍するシャピーロが見つけたシャピーロI、II、IIIと名付けられた銀河は、星形成の法則に逆らう性質を持っている。高校時代の研究では、大型の渦巻き銀河M101の周辺領域で星形成率を調査していたシャピーロが、通常の理論では説明がつかない矮小銀河を検出したのだ。
シャピーロは「公開されている望遠鏡データを活用することで、宇宙がどのように進化してきたかという私たちの理解に新たな発見をもたらせることを示したい」と述べ、若い天文学者たちへの激励となることを期待している。彼の研究論文は天体物理学の学術誌『The Astrophysical Journal』に掲載された。
バークレー校では、宇宙論的測定に取り組む天体物理学者アレクセイ・フィリペンコが率いる研究グループに所属している。フィリペンコは「高校在学中に極めて高度な研究を遂行したのは異例だ」と評価し、シャピーロがバークレー校での天体物理学の研究にこのグループへの参加を決めたことを喜んでいると語った。
孤立した矮小銀河がなぜ星を作らないのか
矮小銀河は数千個から数十億個の星を持つ小規模な銀河だ。楕円体型や不規則な形、小さな渦巻き構造など多様な形態を示す。これらは銀河衝突の過程で、大きな銀河同士が接近した際に放出された物質が集積して形成されると考えられている。
シャピーロが発見した3つの銀河は、通常の理論に矛盾している。孤立した矮小銀河は、ガスを奪われる大きな銀河が周辺にないため、活発に星を形成するはずだ。しかし、シャピーロIからIIIまでの3つは、孤立しながらも星形成が抑制された状態にある。シャピーロは「これらは『バックスプラッシュ銀河』（backsplash galaxies）の最初の確認例かもしれない」と指摘している。バックスプラッシュ銀河とは、かつて大きな隣接銀河の重力場に接近して圧力によってガスを失った後、宇宙空間へ放出された銀河を指す。
シミュレーションで外部からの影響を検証
矮小銀河の星形成が止まることを天文学では「クエンチング」（quenching）と呼ぶ。通常、クエンチングが起きるのは銀河密度の高い環境か、より大きな銀河の衛星銀河となっている場合だ。大きな銀河との相互作用によって星生成に必要なガスが奪われるからである。
シャピーロは、シミュレーションと観測データを組み合わせた分析を通じて、3つの矮小銀河に外部からの影響があったと結論づけた。おそらくM101のような大きな銀河との重力相互作用が、これらの矮小銀河のガスを失わせた可能性がある。宇宙論の標準モデルであるラムダ冷たい暗黒物質（lambda-cold dark matter）モデルは、バックスプラッシュ銀河がそれほど稀ではないと予測しているが、局所的な宇宙での観測は困難だった。シャピーロの発見は、この予測と観測のギャップを埋める手がかりとなる。
出典: Universe Today
