天の川銀河、100億年前に横転していた

研究の重要なポイントは以下の通り。

• 衝突の出来事： 約100億年前、天の川銀河は「ガイア・エンケラドゥス・ソーセージ」矮小銀河と正面衝突した。その衝撃はあまりに強烈で、天の川銀河の円盤を元の面から90度以上も回転させた。
• なぜ恒星ハローはゆっくり回るのか： 円盤が横転する際、銀河を取り巻くはるかに巨大で安定したダークマターハローに対してねじれるように動いた。恒星ハロー（円盤を取り巻く古い星のまばらな雲）は、衝突前の円盤の向きと、その横転によるトルクの「記憶」を保持している。その結果、恒星ハローは円盤自体よりもはるかに遅い速度で回転するようになり、銀河天文学における長年の謎が解けた。
• メカニズム： シミュレーションによると、円盤の横転は一瞬で起こったのではなく、数十億年かけて徐々に進行した。球状の広がりを持つダークマターハローはほぼ固定されたままで、その内部で円盤の向きが変わった。恒星ハローの遅い回転は、このプロセスの直接的な名残である。

太陽系の軌道への影響

• 太陽の軌道が変わった： 研究によれば、太陽（そして太陽系全体）は当初、現在とは異なる軌道面を運動していた。円盤の横転後、太陽の軌道は銀河円盤の新しい向きに合わせてリセットされた。
• 現在の安定性に脅威はない： この出来事は、太陽や地球が誕生するよりも約50〜60億年も前の話である。この古代の衝突によって太陽系の現在の軌道安定性が脅かされているという証拠はない。この発見は、もし円盤の横転がなければ太陽がたどっていたであろう道筋と、現在の銀河中心周りの軌道が異なっていることを示すに過ぎない。

ダークマターハローと恒星ハローの関係

• ダークマターハローは固定されたまま： 光を放つ星の円盤が90度以上も横転した一方で、天の川銀河を取り巻くはるかに質量の大きい、ほぼ球状のダークマターハローは元の向きを保った。円盤の向きの変化は、この固定されたダークマターの足場の中で起こった。
• トルクの伝達が鍵： 円盤がダークマターハローに対して回転する際、重力相互作用によって角運動量が伝達された。恒星ハローのゆっくりとした回転は、このトルクの直接的な痕跡と解釈され、目に見える星々の力学的振る舞いと、目に見えないダークマターの重力の影響を結びつけるものだ。
• ダークマターの形状を探るプローブとして： この発見は、天の川銀河のダークマターハローの形状と安定性を研究する新たな方法を提供する。恒星ハローがどのように「傾き」、どれだけ減速しているかを測定することで、天文学者は本来は観測不可能なダークマターの分布の性質を推測できる。

要約すると、ダラム大学チームの研究は、天の川銀河の恒星ハローが異常に遅い回転を示す理由として、矮小銀河の衝突によって引き起こされた古代の大規模な円盤横転が原因であるとする、これまでで最も説得力のある説明を提示した。太陽系の軌道はこの出来事によってリセットされたが、その長期的な安定性が損なわれることはなかった。