最終更新日: 2023 年 10 月 3 日

天の川質量の新たな評価

画像の説明: 天の川銀河の回転速度は、銀河中心からの距離の関数として示されています。白い点とエラーバーは、Gaia DR3 カタログから取得した測定値を表します。青い曲線は、通常の物質と暗黒物質を含む最良の適合を表します。オレンジ色の曲線の端はケプラー崩壊を示しており、銀河系の光ディスクを超えて始まり、物質の不在を示しています。 © Jiao、Hammer 他/パリ天文台– PSL / CNRS / ESA / ガイア / ESO / S. ブルニエ

天の川の質量はいくらですか?

銀河の質量を測定するには、太陽の質量に対応する単位 (M☉) を使用します。銀河の重さは数百万太陽質量から数兆太陽質量の間です。
これまで天の川の重さは約10と推定されていた¹²ま☉。この質量の一部は通常の物質 (星、ガス、塵) で構成されており、約 0.6 x 10 と推定されています。¹¹ま☉。天の川銀河の残りの少なくとも6倍の質量は、目に見えず重力の影響を受けやすい仮説上の物質である暗黒物質で構成されています。

1970年代、ベラ・ルービン（1928-2016）は、渦巻銀河の外側にある星の回転速度は一定のままであるが、これはニュートンの法則の予測と一致しないことを示した。回転曲線は、いわゆる「ケプラー」減衰に従うはずです。
この発見の直接的な結果は、暗黒物質の存在を示唆することであり、それ以来、たゆまぬ探究が続けられてきました。

2023年9月27日に欧州科学誌「天文学と天体物理学」に掲載された研究結果によると、天の川銀河の質量は最新の推定値より4～5分の1になるという。
Gaia DR3 カタログのデータから得られる正確な質量は 2.06 x 10 になります。¹¹太陽質量対10¹²以前。この研究は、パリ天文台とCNRS（フランス）の天文学者、Leroy, N.、Martin, N.F.、Wegg, C.らによって実施されました。（2023年）。
2023年の研究では、ガイア衛星によって提供される18億個の星の動きが前例のない精度で考慮されています。天の川の回転曲線は、99.7% の確率でケプラー減衰があり、以前のように一定の回転速度ではないことを明確に示しています。

私たちの銀河系の暗黒物質はどこへ行ったのでしょうか?

今、宇宙論には多くの疑問が生じています。

他の大きな渦巻銀河はなぜケプラー崩壊を伴う回転曲線を示さないのでしょうか?
なぜ私たちの銀河は特別なのでしょうか?

科学者たちは次の 2 つの理由を提唱しています。
- 天の川銀河は、銀河間の衝突に伴う擾乱がほとんどない渦巻銀河です。最後の銀河は約 90 億年前、矮小銀河 SagDEG が天の川に吸収されたときに発生しました。渦巻銀河の平均は 60 億年です。
天の川銀河は、約 50 個の銀河からなる銀河群であるローカルグループに位置しています。ローカルグループは宇宙の比較的静かな領域であり、そこでの銀河間の衝突は比較的まれです。

- 銀河の回転曲線は、星やガスの回転速度を銀河の中心からの距離の関数としてグラフで表したものです。星の動き（ガイア衛星から配信されたデータ）から得られた銀河の新しい回転曲線と、他の銀河の中性ガス（水素とヘリウム）から得られた測定値との間には、方法論的に大きな違いがあります。

結論として、大きな渦巻銀河の回転曲線と、暗黒物質と比較した通常物質の量を再評価する必要がある。