そこで、まずは野辺山45m宇宙電波望遠鏡によって取得された詳細で大規模なCO分子のサーベイデータを用いて、分子雲を同定。その数は約14万個にも上った。これら分子雲の大きさや質量を求めるためには、それぞれの距離の情報が必要だ。実際には、天の川銀河内にある分子雲までのおおよその距離は、(1)銀河系円盤の回転運動、(2)太陽系から天の川銀河中心部までの距離、(3)分子雲の視線方向の速度(≒ドップラーシフト量)の3つから幾何学的に推定することができ、これは「運動学的距離」と呼ばれる。
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(上)野辺山45m宇宙電波望遠鏡によって得られた天の川銀河の分子雲の分布(赤(12CO)、緑(13CO)、青(C18O)で色付けされた3色合成図)。(下)スピッツァー宇宙望遠鏡による赤外線観測結果(出所:共同プレスリリースPDF)
しかし、大きな問題が1つあるという。それは、天の川銀河内の太陽系軌道よりも内側の領域では、同じ視線速度に対して近い側と遠い側の2通りの解(距離)が考えられる点だ。これまで先行研究では、銀河面(銀緯=0度)からの浮き具合や前景天体の有無、または直接的に距離を測定できる明るい星に付随しているか否か、などの方法によって近遠の判定を個別に行ってきたという。しかし、今回の研究対象はおよそ14万個の分子雲であり、距離が知られているものはその中でもごく一握りしかなかった。すべてを1つずつ判定するには途方もない時間がかかるため、それも現実的な方法ではなかったのである。
そこで研究チームは、人工知能の中でも画像認識に強いディープラーニングに着目。距離がわかっている数百個の分子雲の電波データを教師データとしてAIに学習させ、14万個の分子雲の近遠を推定したのである。こうして分子雲のカタログを作ることによって、天の川銀河を外から見たときの、最も詳細な分子雲の分布を描き出すことに成功し、天の川銀河内の分子雲の典型的なサイズや質量を求めることができたのである。
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今回の研究で得られた天の川銀河の星間分子ガスの分布(出所:共同プレスリリースPDF)
今回の研究の成果物である詳細な分子雲カタログは、天の川銀河の鳥瞰図を与えるだけでなく、星形成のさまざまな研究にも役立つとする。たとえば、大きな星・星団を作るための重要な機構として、近年特に注目されている分子雲同士の衝突の発生頻度を、観測的に見積もることが可能だ。
研究チームは今後、野辺山45m宇宙電波望遠鏡での観測範囲を広げるとともに、日本からは観測できない南の空のデータも南半球の電波望遠鏡を用いて観測し、同様の手法を用いて解析することによって、天の川銀河全体の鳥瞰図を完成させたいと考えているとした。
