天の川は長く波乱万丈の生涯を送ってきました。その歴史を通じて、私たちの銀河は他の複数の銀河と衝突したり合体したりしてきましたが、これらの出来事は解きほぐすのも理解するのも困難です。人工知能の助けを借りて、天文学者のチームがこの骨の折れる仕事に取り組み、銀河の最も複雑な歴史をつなぎ合わせました。そして最大の見どころはクラーケンと呼ばれるものです。
天の川銀河の銀河合体ツリー。天の川銀河の主な祖先は、星の塊によって色付けされた木の幹によって示されます。黒い線は、識別された 5 つの衛星を示します。灰色の点線は、天の川銀河が経験したと予測されている他の合体を示していますが、特定の祖先に関連付けることはできません。図の上部にある 6 つの画像は、左から右に、いて座、セコイア、クラーケン、天の川の主始祖、ヘルミ流の始祖、ガイア・エンケラドゥス・ソーセージという、特定された始祖銀河を示しています。 AI がスターと出会う
地質学者が古代の生命がどのようなものであったかを知るために化石を探すのと同じように、天文学者も自分自身の化石を探します。しかし、天文学者は三葉虫や恐竜の代わりに、球状星団と呼ばれる非常に古い宇宙の構造に夢中になっています。
球状星団は、古代の星が球形に密集して集まったものです。それらは宇宙自体とほぼ同じくらい古く、プロセスによってシャッフルされ、銀河に組み込まれた可能性があります。それらは、数十億年前に起こった銀河のプロセスをリバースエンジニアリングするための安定した情報として使用できるという意味で、化石として機能します。
ハイデルベルク大学（ZAH）天文学センターのディーデリク・クライセン博士とリバプール・ジョン・ムーア大学のジョエル・フェファー博士が率いる国際研究チームは、球状構造のみを使用して、天の川銀河の合体の歴史を解読し、その家系図を再構築することに成功した。
「球状星団の特性をその主銀河の合体の歴史と結び付ける際の主な課題は、銀河の集合が非常に厄介なプロセスであり、その間に球状星団の軌道が完全に入れ替わるということでした」と、ドイツのハイデルベルク大学の天文学者ディーデリク・クライッセン氏は述べています。
彼らは、これらの球状構造の年齢、化学的性質、運動について入手可能なデータを使用して、特に球状構造や銀河との合体や衝突の観点から、今日私たちが見ている構造に何がつながったのかを確認するためのシミュレーションを作成しました。
E-MOSAICS と呼ばれるそのシミュレーションはユニークです。これらには、過去 100 億年にわたる球状星団の形成、進化、破壊の完全なモデルが含まれています。 シミュレーションを支援するためにニューラル ネットワークが使用されました。
「したがって、現在残されている複雑なシステムを理解するために、私たちは人工知能を使用することにしました。私たちは、球状星団の特性をホスト銀河の合体履歴に関連付けるために、E-MOSAICS シミュレーションで人工ニューラル ネットワークをトレーニングしました。私たちはシミュレーション上でアルゴリズムを何万回もテストしましたが、球状星団の母集団のみを使用して、シミュレートされた銀河の合体履歴をどれほど正確に再構築できるかに驚きました。」
「私たちはこのアルゴリズムをシミュレーションで何万回もテストしましたが、球状星団の集団のみを使用して、シミュレートされた銀河の合体履歴をいかに正確に再構築できるかに驚きました。」と Kruijssen 氏は付け加えます。
クラーケン
球状星団はその公転運動に基づいてグループ化されており、類似の軌道を持つ星団は同じ場所、つまり天の川銀河の祖先構造か、過去のある時点で天の川銀河に包摂された別の銀河から来たと考えられるためです。これはまさに AI が最も威力を発揮する分野であり、既知のデータの大規模なセットからパターンを見つけます。
これらの包含銀河のうち 4 つはすでに知られています:
- 約 90 億年前に天の川に飲み込まれた、ガイア ソーセージとしても知られるガイア-エンケラドゥス銀河。
- 約 100 億年前に消費されたヘルミ川。
- 約 90 億年前に天の川銀河と合体したセコイア銀河。
- そして、何十億年もの間、繰り返し天の川を突き抜けてきた射手座矮小銀河
しかし、AI は未知の 5 番目のものも示しました。これは、最近発見された「低エネルギー」球状星団のグループをつなぎ合わせたものです。ソフトウェアの分析によると、これらのクラスターはすべて、チームがクラーケン銀河と呼んだものとのこれまで知られていなかった衝突の特性と一致します。
クラーケンが何であれ、比喩的にも文字通りにも、私たちの銀河系に大きな影響を与えました。
「クラーケンとの衝突は、天の川銀河がこれまでに経験した中で最も重要な合体だったに違いありません」とクライセン氏は語った。
「以前は、約90億年前に起こったガイア・エンケラドゥス・ソーセージ銀河との衝突が最大の衝突イベントだと考えられていました。しかし、クラーケンとの合体は110億年前、天の川銀河の質量が4分の1小さいときに起こりました。その結果、クラーケンとの衝突は、当時の天の川の様子を真に変えたに違いありません。」
この情報をもとに、天文学者たちは天の川銀河系図を作成しました。これは、私たちの銀河の歴史だけでなく、将来起こる可能性のあるプロセスを理解するための新たな基礎を形成する可能性があります。より多くの望遠鏡データが入ってきてシミュレーションに入力できるようになると、家系図はさらに洗練されていきます。
この研究は王立天文学協会の月刊通知に掲載されました。 .
