銀河周辺の失われた通常物質を科学者が特定

天文学者たちはついに宇宙の「失われた」通常物質の位置を特定し、数十年にわたる宇宙の謎を解決した。カナダ水素強度マッピング実験（CHIME）望遠鏡の観測を用いて、研究者たちは銀河を取り巻く拡散した高温ガスの雲を特定した。これは長らく検出を逃れていたバリオン物質に相当する。陽子と中性子からなるこの通常物質は、宇宙論モデルによって予測されていたが、これまで予想された量で直接観測されていなかった。

この発見は、宇宙の構成に関する基本的な理解に影響を与える。バリオン物質（星、惑星、生物を構成する物質）は宇宙のわずか約5%を占め、残りは暗黒物質と暗黒エネルギーである。しかし、そのわずかな割合の中でも、ほぼ半分が星や銀河の観測では説明できなかった。新たに発見されたガス雲は、非常に拡散して高温（約100万℃）であり、天の川銀河のような銀河を取り巻き、可視円盤をはるかに超えて広がっている。

これは、バリオン物質が銀河間のフィラメントの網状構造に分布すべきとする標準宇宙論モデルの重要な予測を確認するため重要である。カナダのブリティッシュコロンビア州にあるCHIME望遠鏡は、高速電波バースト（FRB）—遠方の銀河からの短く強力な電波パルス—を観測することで、失われた物質を検出した。これらのFRBが高温ガスを通過する際、その信号は特定の周波数で遅延し、ガスの存在と密度が明らかになる。

研究の具体的な数値として、失われた物質は銀河の周銀河媒質（CGM）内で発見され、その密度は理論的期待値と一致していた。この研究はジャーナル『ネイチャー』に掲載され、CHIMEおよびCHIME/FRBプロジェクトのデータを使用した。研究チームは13個のFRBを分析し、その経路に沿った電子の分布をマッピングした結果、CGMが失われた割合を説明するのに十分なバリオンを含んでいることがわかった。

背景：失われたバリオンの探索は20年以上続いている。これまでのX線や紫外線観測では、局所宇宙で期待されるバリオンの約半分しか見つかっていなかった。2017年に運用を開始したCHIME望遠鏡は、中性水素のマッピングとFRBの検出を目的として設計されており、この課題に特に適していた。

次のステップ：研究者たちはさらに多くのFRBを使用して測定を精密化し、失われた物質をより詳細にマッピングする予定である。将来の望遠鏡（スクエア・キロメートル・アレイ（SKA）など）は、これらの発見をさらに確認し、銀河進化におけるCGMの役割を探求する可能性がある。この発見は、宇宙の大規模構造と銀河形成を支配するプロセスを研究する新たな道も開く。