今回の研究成果のポイント

　COSMOS天域の広さは2平方度ですが、これは1.4度×1.4度の広さの視野になります。満月を並べると3×3＝9個もすっぽり入ってしまう広さになります。この天域をHSTの高性能サーベイカメラACS(Advanced Camera for Surveys)で撮像しました。波長帯はIバンド（814ナノメートルを中心にして、約100ナノメートル帯域幅をカバー）です。ACSは0.05秒角の精度で撮像が可能です（地上の望遠鏡では、0.5秒角から1秒角程度の精度になります）。しかし、視野が3分角×3分角しかないので、COSMOS天域を全部観測するには625回に分けて観測する必要があります。そのため、2年間にわたり、HSTの観測時間の10％を投入して観測を行いました。
　Iバンドの情報だけでは銀河の性質や距離がわからないため、すばる望遠鏡の主焦点広視野カメラSuprime-Cam（シュプリーム・カム）を用いて、可視光帯全域に及ぶ撮像観測も行いました。Suprimce-Camをもってしても、 COSMOS天域を観測するには9ショット必要です。さらに可視光帯の 7つの波長帯で観測したので、約30晩の観測時間を要する大規模な観測になりました。このすばる望遠鏡の観測で、約120万個もの銀河がCOSMOS天域で見つかりました。これらの測光データを用いて、それぞれの銀河の距離を推定することに成功しました。これにより、COSMOS天域に見える銀河の3次元構造がわかりました（図4）。
　HSTの観測で検出された約50万個の銀河の形態を詳しく調べることができます。形態のゆがみを統計的に解析すると、ダークマターの重力による「弱い重力レンズ効果」のおかげで、どの方向にダークマターが集中して分布しているかがわかります。ここで重要なことは、弱い重力レンズ効果を受けている銀河の距離がすばる望遠鏡の撮像データからわかっていることです。銀河の距離がわかると、レンズの位置を推定することができるので、ダークマターの 3次元空間分布を調べることができます。
　つまり、HSTによる高解像の画像データと、すばる望遠鏡による銀河の距離測定との合わせ業で、ダークマターの空間分布を暴きだしたことになります。 HSTの観測時間も膨大でしたが、すばる望遠鏡の観測時間も30晩を超えました。このような大規模な観測が功を奏し、ようやくダークマターの空間分布が見えるようになったのです。

図4　すばる望遠鏡の観測で得られたCOSMOS天域の銀河の表面個数密度分布。ここでは天球に投影した図を示しているが、3次元構造も調べられている。 (Scoville et al. 2007, ApJS, in press)