すばる望遠鏡、天の川銀河の極めて暗い衛星銀河を発見

【2016年11月22日 すばる望遠鏡】

天の川銀河に付随する衛星銀河は、大小マゼラン雲をはじめこれまで50個近く同定されており、そのうち矮小銀河（光度が暗く小さな銀河）に分類されるものは約40個発見されている。しかし、これまでの観測では口径2.5mから4mの中口径望遠鏡が使われてきたため、天の川銀河のハロー（球状星団などの古い恒星系が存在する銀河円盤周囲の広大な領域）の外側にあるものや、光度がとても暗い矮小銀河は見落とされてきた。

東北大学の本間大輔さんたちの研究チームは、口径8.2mのすばる望遠鏡に搭載された超広視野焦点カメラ「HSC」による観測データの解析を行い、天の川銀河の衛星銀河「Virgo I」（おとめ座矮小銀河I）を新たに発見した。Virgo Iは最も暗い矮小銀河の一つで、過去に同領域を探査した際には見つかっていなかった天体だ。距離は約28万光年と見積もられている。

（左）Virgo Iの位置。（右）Virgo Iに含まれる恒星の密度分布。青→白→黄→赤の順で恒星の密度が高い（提供：東北大学／国立天文台、以下同）

Virgo Iの位置関係などを示したアニメーション。（緑丸）Virgo Iに所属する可能性がある候補星（提供：国立天文台）

矮小銀河を同定するには、まず多量の観測データの中から恒星がまとまって存在していて、その空間密度が超過している部分を探し出す。さらに、この密度超過が偶然ではないことを、恒星の色・等級図（HR図）を用いて確認する。もし密度超過が矮小銀河であれば、一定の恒星種族からなる恒星系であるため、色・等級図上で特徴的なパターンを示すのだ。

色・等級図上における恒星の分布。横軸は色を表す指数、縦軸は星の見かけの明るさ

「HSCによってこれまで撮像された恒星データを系統的に調べたところ、明らかに高い密度超過で、かつ色・等級図上で矮小銀河に見られるような恒星分布を示すものを、おとめ座の方向に見つけることができました。その明るさや空間的な広がりから、これが矮小銀河の一つである同定できました」（本間さん）。

「太陽から遠い距離にある天の川銀河のハローと呼ばれる広い空間領域には、未発見の暗い矮小銀河がたくさん存在している可能性があります。これらが実際どのくらいあって、それぞれどのような性質をしていることを調べることによって、天の川銀河がどのように形成されてきたのか、またその過程でダークマターがどのように関わってきたのか、重要なヒントが得られるものと期待しています」（東北大学 千葉柾司さん）。

天の川銀河の周囲にある衛星銀河の3次元地図。青四角は大小マゼラン雲