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宇宙

ダークマターのマップ化に成功　銀河を繋ぐフィラメント状構造が確認された

2021年5月27日（木）18時15分
松岡由希子

銀河（黒い点）を中心として、ダークマターのマップ化に成功　銀河間をつなぐフィラメント構造が確認された　Credit: Hong-Astrophysical Journal

＜米ペンシルバニア州立大学などの研究チームは、機械学習により、銀河の分布と動きにまつわる情報を用いたモデルを構築し、ダークマターの分布を予測することに成功した＞

宇宙の約80％を占めるダークマター（暗黒物質）は、「コズミックウェブ」と呼ばれる壮大な銀河同士のネットワークを形成している。

コズミックウェブは重力によって銀河や銀河間物質のすべての動きを決定しているため、ダークマターの分布を知ることはコズミックウェブの研究において不可欠だ。

しかし、ダークマターは直接観測できないため、その分布については、宇宙の他の物体への重力の影響をもとに推測するのみにとどまっている。

機械学習により、ダークマターの分布を予測することに成功

米ペンシルバニア州立大学、韓ソウル市立大学校らの研究チームは、機械学習（ML）により、銀河の分布と動きにまつわる情報を用いたモデルを構築し、ダークマターの分布を予測することに成功した。一連の研究成果は、2021年5月26日、学術雑誌「アストロフィジカルジャーナル」で公開されている。

研究チームは、ダークマター、銀河、銀河間ガスなどを含む銀河形成の大規模なシミュレーション「イルストリス-TNG」を用いてこのモデルを構築し、学習させた。

さらに、「コズミックフロー-3」銀河カタログからの既知の銀河の分布と動きに関するデータにこのモデルを適用し、ダークマターのマップを作成した。

このマップでは、天の川銀河を含む「ローカルシート」やアンドロメダ銀河のある「ローカルグループ」、銀河や星間物質などが存在しない巨大な宇宙の領域「ローカルボイド」など、既知の局所宇宙の構造が再現されているほか、これまで発見されていない、銀河間をつなぐフィラメント状構造も複数確認されている。

ダークマター研究で宇宙に未来を知る

ダークマターは宇宙のダイナミズムを支配している。つまり、ダークマターが宇宙の運命を決定づけているのだ。たとえば、天の川銀河とアンドロメダ銀河はゆっくりと互いにむかって移動している可能性が示唆されているが、それらが何十億年をへて衝突する可能性があるかどうかはわからない。こうしたことがダークマターのフィラメントを研究することで将来への洞察を得ることができる。

ダークマターの正確なモデルがあれば、宇宙の未来をじっくりと見つめ、向かっている方向を知ることができる。研究チームは「コズミックウェブのマップ化が宇宙論の研究に新たな1ページを開く」と期待を寄せている。

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