矮小楕円体銀河

矮小楕円体銀河（dwarf spheroidal galaxy、dSph）

矮小楕円体銀河（dwarf spheroidal galaxy、略称dSph）は、銀河系やアンドロメダ銀河のような巨大な銀河の重力に捉えられた伴銀河として知られる、非常に光度が小さく目立たない銀河の一種です。その外観や物理的な性質は、同じく小さな楕円体を持つ矮小楕円銀河（dwarf elliptical galaxy、dE）と類似点が多いものの、重要な違いが見られます。特に、矮小楕円体銀河はその内部に星間物質をほとんど含まず、新たな星が生まれる活動（星形成）も現在進行していません。形状は概ね回転楕円体をしており、通常は極めて暗いため、これまでに発見されているものは局所銀河群という銀河の集まりの中で、主に比較的大きな銀河の伴銀河として見つかっています。

過去には、これらの銀河の発見は限定的でした。例えば、2005年頃までに存在が確認されていた「古典的な」矮小楕円体銀河はわずか9個に過ぎませんでした。しかし、広範囲の空を詳細に観測するプロジェクト、特にスローン・デジタル・スカイサーベイのような大規模なサーベイ観測が進んだことにより、状況は大きく変わりました。このサーベイによって新たに11個もの矮小楕円体銀河が発見されたことは、この種の銀河に関する研究に豊かなサンプルをもたらし、その性質や進化についての理解を飛躍的に深める契機となりました。

近年の観測と研究からは、矮小楕円体銀河の起源や進化に関する新たな視点が提示されています。多くの矮小楕円体銀河は、かつては現在とは異なる姿をしていた可能性が指摘されており、その特徴は矮小楕円銀河よりも、むしろ不規則銀河や、星形成が終盤段階にある晩期型渦巻銀河に近い性質を持っていたという証拠が増えつつあります。これらの不規則銀河や晩期型渦巻銀河、そしてそれらが進化して矮小楕円体銀河になったと考えられる天体は、実は宇宙で最も普遍的に存在する銀河タイプであると推測されています。しかし、これらの天体は非常に暗いため、観測が容易ではなく、比較的明るい他の種類の銀河に比べてその全体像を把握することが難しいのが現状です。

矮小楕円体銀河の暗さ、そして構成する恒星の性質が、球状星団という恒星の密集した集団と見かけ上類似していることから、両者を明確に区別することが難しいという意見も天文学者の中には存在します。一部の研究者は、両者は本質的な違いがあるというより、単に形態が異なるだけではないかと考えていました。しかし、これとは対照的な重要な発見がありました。恒星の運動速度などを詳細に観測し、それに基づいて天体の質量を推定した別の研究では、矮小楕円体銀河が持つ全質量が、そこに実際に観測されている恒星の質量の合計を何倍も上回ることが明らかになったのです。現在、多くの天文学者に受け入れられている標準宇宙模型の考え方では、この観測事実は目に見えない「ダークマター（暗黒物質）」が大量に存在している明確な証拠であると解釈されています。このダークマターの存在量が、矮小楕円体銀河と球状星団を区別する上で最も重要な特徴の一つとされています。なぜなら、球状星団は恒星のみで構成されており、ダークマターをほとんど、あるいは全く含まないと考えられているからです。そのため、矮小楕円体銀河はしばしば「最も大量のダークマターを占める銀河」として、ダークマターの性質を探る上で重要な研究対象となっています。

矮小楕円体銀河におけるダークマターの存在を示す具体的な事例も観測されています。例えば、ろ座（For）の方向にあるろ座矮小楕円体銀河は、天の川銀河からの重力的な影響（潮汐力）が比較的弱いため、その内部の恒星が比較的安定した運動状態（動的平衡状態）にあると仮定することができます。この仮定のもとで恒星の速度分散などを解析することで、含まれるダークマターの総質量を比較的正確に推定することが可能です。一方で、全く異なる状況を示す例として、おおぐま座の方向にあるおおぐま座矮小楕円体銀河II（Ursa Major II dSph）が挙げられます。この銀河は天の川銀河に非常に近いため、強い潮汐力による変形を受けている証拠が見つかっています。このような潮汐力の影響を考慮に入れた上で、ダークマターの分布や量を推定するには、より複雑な解析が必要となります。これらの事例は、矮小楕円体銀河が多様な環境に存在し、ダークマター研究において貴重な情報を提供することを示しています。

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