新しい重力モデルで明らかにされた渦巻銀河の注目すべき特徴

抄録

概要

   本研究では、これまで回転曲線V(r)の平坦化問題を解決するため、天の川銀河の幾何学的形状に着目した「渦巻重力モデル（SGM）」を提案し、その有効性を検証してきた。

   本論文は、このSGMを用いることで、これまで観測データに見られたばらつきの拡大や特徴的な速度変動の問題を解決し、同時に渦巻腕内部の運動実態を解明している。

ばらつき等の問題は、データ分析の結果から、いずれも有意差原因である求心力の違いから生じており、これらを区別することで測定誤差を統計的精度の数％にまで低減できることを示した。これに関連して、局所的な重力を扱う「速度変動モデル（VFM）」を提案し、発生メカニズムを初めて理論的に裏付けている。このVFMは、原理上SGMと同じであり、新たな求心力（重力）が質量の増加を伴わずに渦巻腕の曲がり構造（内部重力の歪み）により発生している。これは、ケプラーの法則の基では全く想像できない発見であり、改めて重力に対する新しい発生原理を示すと考える。このVFMを天の川銀河の太陽系に適用することで、3次元の速度パラメータ（U0, V0, W0）で扱われる固有運動に対して理論的な根拠が与えられた。その結果から、V(r)特性における固有運動の実態が明らかになり、渦巻腕の内部に新しい運動形態（多重螺旋構造）の存在が予測される。測定精度の向上もあり、今後の検証が大いに期待される。

   以上から、基本モデルSGMに局所モデルVFMを加えることで、数多くの重要な知見や予測が得られている。今後、これらのモデルを解析ツールとして活用することで、渦巻銀河の宇宙論が大きく見直され、私たちの理解が飛躍的に進むものと考える。