天の川銀河は｢呼吸｣しています。

大量の電離ガス（プラズマ）を吸い込み、そしてそれを吐き出しています。吸い込まれるガスの量と、吐き出されるガスの量は、拮抗を保っていると思われてきました。

ところがです。最新の研究によると、どうやら銀河系は吐き出すよりも多くのガスを吸い込み続けているようなのです。

ガスの循環

銀河と銀河のあいだの空間には電離ガスや中性ガスが漂っています。ガスは銀河にとって星の材料となる天然資源のようなもの。銀河に吸収されたガスは恒星を形作り、やがては超新星爆発や恒星風（太陽風もこの一種）によって吐き出される、という壮大なスケールの循環が起こっていると考えられています。

この循環が持続するためには、吸収されるガスと吐き出されるガスの量が一致しなければなりませんよね？ ところがハッブル宇宙望遠鏡の観測をもとにガスの量を計算したところ、科学者たちに突き付けられたのは｢銀河系は吐き出すよりもたくさんのガスを吸いこんでいる｣という意外な結果でした。

逆転の発想

宇宙起源分光器 Image: NASA

しかし、いったいどうやって銀河が呼吸するガスの量を計算したのでしょうか？

ハッブル宇宙望遠鏡には｢宇宙起源分光器｣という機器が搭載されており、Hubblesiteによれば、主に銀河系から遠く離れた遠方宇宙を観測するために使われているそうです。

今回の研究では、遠方宇宙を写し出した画像の手前に写りこんでいる我らが銀河系に注目。宇宙起源分光器が2009年に始動して以来収集された10年分のデータをもとに、銀河系が写りこんでいる画像270枚を選り抜きました。

ガスの雲の影をとらえる

この270枚の銀河系の画像のうち178枚には、銀河系の回転速度よりも明らかに速いスピードで動いているガスの雲が写っていました。

ガス雲を直接捉えるのは無理ですが、遠くにあるクェーサー（非常に明るい銀河のこと）の分光観測を行うことで｢影｣としてとらえて可視化できるそうです。これはクェーサーの光が地球に到達する途中でガス雲にぶつかって吸収されるため。吸収された光の波長が影として映り、ガスの姿をとらえます。

さらに、それらのガス雲のドップラー偏移を調べて、ガスが吸い込まれているのか吐き出されているのかを区別しました。近くに寄ってきている場合は光の波長が青く、また遠くに離れていっている場合は赤くシフトするそうです。

ガスのリサイクル

こうして187のガス雲がどのような速度で銀河系に吸い込まれたり、吐き出されたりしているのかを計算した結果、吸い込んでいる量のほうが多いことがわかりました。この結果は、実際ガスが銀河系の内外でリサイクルされている裏付けになったと言えるでしょう。

でもなぜ吸収される量と排出される量がアンバランスなのかについては、銀河の一生において吸い込みやすい時期（思春期！？）に差し掛かっているだけなのかもしれませんし、まだはっきりとわかっていないそうです。

ガスの調達元はナゾ

余剰のガスはどこから吸い取られているのかについても諸説あるようです。

今回の研究の共同著者のひとり、宇宙望遠鏡科学研究所のAndrew Foxさんによれば、銀河間空間からガスを吸い込んでいるか、もしくは銀河系の近くにあるもっと小さな銀河から取りこんでいるのかもしれないそうです。銀河系は過去にもほかの小さな銀河を銀河ごと取りこんでいるので、可能性としては充分アリ。

今後も模索は続く

とはいえ、今回の研究はある瞬間を切り取った分析に過ぎないので、時間の経過とともにどのようにガスが吸収される速度と排出される速度が変化してくるかまではわからないとのこと。

宇宙起源分光器は紫外線でしか観測していないので、光の波長が変われば違う結果が出ていたかもしれないですし、そもそも高速移動しているガス雲しか調べなかったものの、もし低速移動しているガス雲を調べたら結果はまったく違ったかもしれません。

要はまだまだ銀河の全体像、長じて宇宙の全体像に迫るには事足りないわけですが、それにしても銀河系の片隅に文明を築き上げた｢人類｣というとてつもなくちっぽけな存在である私たちが、銀河系全体の営みについて理解を深めているなんて……なんだかそれだけでじゅうぶん感動的です。