巨大銀河団「エル・ゴルド」、暗黒物質どうしがぶつかると考えれば説明できるとの研究

イタリアの国際高等研究所(SISSA)のR・ヴァルダルニーニ氏は、巨大な銀河団「エル・ゴルド」の姿を、暗黒物質の粒どうしがぶつかり合うと考えたシミュレーションで再現できたとする論文を公開した。米国の天文学誌「The Astrophysical Journal」に載ることが決まっており、2026年8月22日に論文の公開サイト「arXiv」に載せた。

エル・ゴルドとは

エル・ゴルドは、地球から70億光年以上離れた銀河団だ。正式な名前は「ACT-CL J0102-4915」。NASAなどは2012年、2つの銀河団がぶつかり合っている姿だと発表した。愛称はスペイン語で「太っちょ」を意味する。

ESA(欧州宇宙機関)のハッブル宇宙望遠鏡のページによると、2014年の観測で、太陽の3000兆倍の質量があると分かった。遠い宇宙で見つかった銀河団の中で、最も大きく、最も熱い。質量の大半は暗黒物質が占める。

何が発表されたのか

論文によると、銀河団がぶつかると、中身は別々の動きをする。銀河と暗黒物質はすり抜けて先へ進むが、X線で光る高温のガスはぶつかり合って遅れる。もし暗黒物質の粒どうしもぶつかる性質を持つなら、暗黒物質と銀河の位置にもずれが出るはずだという。

ヴァルダルニーニ氏は2025年の論文で、粒どうしがぶつかって跳ね返る暗黒物質を考えると、エル・ゴルドで観測された中身の位置のずれを再現できると報告した。ただ、必要なぶつかりやすさは、ほかの銀河団から見積もられた上限と食い違った。銀河団の中心の暗黒物質も薄く広がりすぎて、重力レンズ(重い物の重力で、奥にある天体の光が曲がる現象)の観測と合わなかった。

今回の論文では、暗黒物質に「ふつうの状態」と「エネルギーの高い状態」の2つがあると考えた。速い勢いで粒がぶつかると、勢いの一部を吸って高い状態に移ることがある。この働きを加えた多くのシミュレーションで、重力レンズの観測とも合うようになったという。

かんたんに言うと

暗黒物質は、宇宙の物質の大部分を占めるのに、光を出さず、正体が分かっていない。広く使われている考え方では、暗黒物質は重力でしか、ほかの物と関わらない。

これに対し、暗黒物質の粒どうしもぶつかり合うという考え方がある。論文は、ぶつかり合う銀河団を「自然の粒子の衝突実験」とみなす。今回の研究は、エル・ゴルドで起きたことを計算機の中でくり返し、暗黒物質がどんな性質なら観測と合うかを調べたものだ。

分かっていないこと

今回の結果は、シミュレーションが観測と合うことを示したもので、暗黒物質がぶつかり合うことを直接確かめたものではない。

論文は、結論が、主な銀河団の質量と、2つの暗黒物質の固まりの見かけの距離の見積もりに大きく左右されると断っている。将来の観測で、主な銀河団の質量が太陽の1000兆倍ほどより小さく、距離が740キロパーセク(約240万光年)より大きいと分かれば、この考え方は観測と合わなくなるという。

日本ではどうなるのか

この研究に日本の機関は加わっていない。論文は英語で、arXivで誰でも無料で読める。

まとめ

エル・ゴルドは、宇宙が今の半分ほどの年齢だったころの、巨大な銀河団どうしの衝突だ。暗黒物質の粒どうしがぶつかり、勢いの一部を吸うと考えれば、その姿を説明できるという。ただし、将来の重力レンズの観測しだいで、成り立たなくなる可能性も論文自身が示している。