3.21 銀河団合体（銀河衝突）

目次 ／ 第3章：巨視的宇宙

二つ以上の銀河団が互いに貫通し、その後に再配置すると合体が起こります。本章では、主要な観測指標と解釈上の課題を整理し、二つの見方を対比します。ひとつはラムダ冷たい暗黒物質モデルと一般相対論に基づく現代物理、もうひとつは**エネルギー糸理論（Energy Threads, EFT）**です。後者では、**統計テンソル重力（Statistical Tensor Gravity, STG）とテンソル背景雑音（Tensorial Background Noise, TBN）を中核に、観測量への写像として源項赤方偏移（Source-Term Redshift, TPR）と経路環境（Pathway Environment, PER）**を併用します。

比喩的に言えば、現代物理は舞台に「見えない役者（暗黒物質）」を加えます。これに対しエネルギー糸理論は「舞台の床（テンソル地形）」そのものが出来事に応じてうねり、光や物質の進み方に統計的な影響を与えると捉えます。初出の用語だけ英語アンカーを併記します：エネルギー海（Energy Sea, EFT）／張力（Tension）／張力勾配（Tension Gradient）／経路（Path）／赤方偏移（Redshift）。

I. 二つの全体的アプローチ（前提を明確にする）

1. 現代物理（ΛCDM と一般相対論）
   • ほぼ衝突しない見えない物質成分、すなわち暗黒物質を仮定します。
   • 合体時には暗黒物質ハローと銀河は相互にすり抜けます。一方、熱いガスは衝突で減速・加熱され、重力レンズで再構成した質量ピークと X 線ガスのピークが空間的にずれます。
   • 重力は一般相対論に従います。暗黒物質と（磁気）流体力学を組み合わせた順方向シミュレーションで、多波長の信号（X 線／熱的スンヤエフ・ゼルドビッチ効果、電波、レンズ）を再現できます。
2. エネルギー糸理論
   • 宇宙初期から現在までがエネルギー海に浸され、張力と張力勾配の地形が、大域的な「付加的重力効果」を生み、それを統計テンソル重力で表します。
   • 合体の最中、可視物質に生じる衝撃波・せん断・乱流が統計テンソル重力の応答を条件付きで変化させ、テンソル背景雑音が非平衡領域の細かなゆらぎを刻みます。
   • 地球で推定する赤方偏移と距離には源と経路による寄与が含まれる場合があり、源項赤方偏移と経路環境として記述します。すべてを宇宙膨張幾何だけに帰す必要はありません。

II. 観測上の「指紋」とモデルへの負荷試験（八項目を一対一で）

各項目は「現象／課題 → 現代物理の読み → エネルギー糸理論の読み」に続き、検証の糸口を示します。

1. レンズ質量ピークと X 線ガスのずれ（κ–X オフセット）
   • 現象／課題： 「弾丸型」の系では、弱／強い重力レンズで得た総質量ピークが X 線の明るさ・温度ピークと一致せず、銀河光のピークは質量に近い位置に出ます。重力が支配的な構造と衝突する高温ガスは、なぜ明瞭に離れるのか。
   • 現代物理： 暗黒物質と銀河はほぼ無衝突で相互貫通し、ガスは衝突で遅れます。大きな無衝突成分があれば、この幾何学的分離は自然です。
   • エネルギー糸理論： 合体の「激しさ」により、統計テンソル重力の有効応答核が合体軸に沿って記憶／遅延付きで強まり、ガスと切り離された領域に「統計ポテンシャル」の深まりが生じ、系統的な κ–X ずれが現れます。
   • 検証： オフセットが衝撃強度・電波スペクトル指数の勾配・X 線の多温度分散と単調に関係し、核通過後に一定の時定数で緩和するかを統計的に調べます。
2. 弓状衝撃波とコールドフロント（高温ガスの激しい構造）
   • 現象／課題： X 線画像には温度・密度が急跳する弓状衝撃波と、ナイフエッジ状の接触不連続であるコールドフロントがしばしば見えます。位置・強度・幾何を同時に説明する必要があります。
   • 現代物理： 相対運動が運動エネルギーを内部エネルギーに変え衝撃波が形成され、せん断と磁気ドレーピングがコールドフロントを形作ります。粘性・熱伝導・磁気抑制などの微視的物理に依存します。
   • エネルギー糸理論： 衝撃波とせん断は加熱に加え、統計テンソル重力を局所的に増幅する源項として働き、テンソル背景雑音が非平衡の「粗さ」を記録します。結果として衝撃波の法線はレンズ楕円率の主軸と整列しやすく、コールドフロント近傍にはくさび状のポテンシャル深部が出現します。
   • 検証： 衝撃波法線とレンズ等高線の整列統計、コールドフロント法線に沿った熱・非熱エネルギー収支が統計テンソル重力の増幅と整合するかを確認します。
3. 電波レリックと中心ハロー（非熱粒子と磁場のエコー）
   • 現象／課題： 多くの合体系で、外縁に高偏波の弧状レリック、中心に拡散的ハローが見られます。レリックが衝撃波と共在しやすいのはなぜか。加速効率は何に由来するのか。
   • 現代物理： 衝撃波と乱流が電子を一次／二次的に加速し、磁場は引き伸ばされ強まります。レリックは衝撃境界に沿って分布し、中心ハローは乱流と相関します。
   • エネルギー糸理論： テンソル背景雑音が非ガウス尾をもつ微小ジッターを供給して再加速の閾値を下げ、統計テンソル重力が激しい領域を重み付けするため、レリックはレンズ主軸方向に伸びやすくなります。
   • 検証： レリックの位置・偏波角とレンズ主軸の相対角分布、スペクトル指数の勾配が激しさ指標と統計テンソル重力増幅から予見できるかを評価します。
4. 形態：二峰性、伸長、ねじれ角、多極成分
   • 現象／課題： 収束・せん断場は合体軸に沿った二峰性や伸長を示し、偏心率・ねじれ角・高次多極が定量できます。こうした「幾何学の細部」はモデル核の形に敏感です。
   • 現代物理： 二つの暗黒物質ハローの重ね合わせが主因で、相対位置・質量比・視線方位が強い制約になります。
   • エネルギー糸理論： 統計テンソル重力の異方的核は合体軸方向で「硬く」、一つの核族で偏心率・ねじれ・m＝2／m＝4 の強度比を同時に整合可能です。
   • 検証： 同一の核パラメータを異なる合体系に再利用し、「偏心率—ねじれ—多極比」の三つ組が再現されるかを検証します。
5. メンバー銀河の二峰性速度と運動学的 SZ 効果（位相判定の鍵）
   • 現象／課題： メンバー銀河の赤方偏移分布は二峰性を示すことが多く、綱引き状態が続いていることを示します。運動学的スンヤエフ・ゼルドビッチ効果が測定できれば、視線方向の流れもわかります。課題は位相（通過前／通過後／かすめ通過／回帰）の判定です。
   • 現代物理： 速度分布をレンズ／X 線形態や衝撃位置と組み合わせ、数値テンプレートと照合して位相を推定します。
   • エネルギー糸理論： 幾何が同じなら、記憶／遅延がもう一つの物差しになります。核通過直後は κ–X のずれが大きく、その後は一定の時定数でゆっくり基線へ戻るはずです。
   • 検証： サンプル集団で「速度ピーク間隔＋衝撃位置」を横軸にとり、κ–X ずれが共通の時定数をもつ緩和トラックを描くかを調べます。
6. エネルギーの帳尻：運動 → 熱・非熱（収支は合うか）
   • 現象／課題： 理想的には、合体で失われた運動エネルギーは X 線と熱的スンヤエフ・ゼルドビッチの熱チャネル、電波の非熱チャネルに現れるべきです。ところが効率や不足分の見積りが食い違う系があります。
   • 現代物理： 粘性・熱伝導・磁気抑制・電子‐イオン非平衡などの微視物理と投影効果に起因するとみなします。
   • エネルギー糸理論： それらの項目を事前情報に組み込み、統計テンソル重力の有効核に保存則の制約を課します（例：衝撃法線プロファイルでエネルギー跳躍を固定）。不足分を「のみ込む」ためだけに自由度を増やす必要があるなら、そのモデルは十分とは言えません。
   • 検証： 同一データで、X 線＋熱的 SZ（熱）と**電波（非熱）**の電力を一つの台帳で突き合わせ、核パラメータを変えると収支が崩れるかどうかを確認します。
7. 投影と幾何の縮退解消（「二峰に見える」罠）
   • 現象／課題： 視線角度と衝突パラメータへの依存が強く、一峰が二峰に見えたり、ずれが過大・過小評価されることがあります。多モード統合は有効ですが、常に容易ではありません。
   • 現代物理： レンズのせん断場、X 線／熱的 SZ のプロファイル、メンバー銀河の速度場を組み合わせ、統計で縮退を破ります。
   • エネルギー糸理論： 観測量の層で並列の順方向モデリングを行います。まずせん断を固定質量図に反転しません。「CDM＋一般相対論」と「エネルギー糸理論（統計テンソル重力＋テンソル背景雑音）」の二系列を同一尤度で走らせ、残差図と情報量基準を比較します。先験的な優先は置きません。
   • 検証： 同一の天域・同一のパラメータ数で、両系列が残差のフロアを同程度まで下げられるかを比較します。
8. 試料間の再現性とスケール間の整合性
   • 現象／課題： 「バレット・クラスター」での成功が、そのまま「エル・ゴルド」型や別幾何の系に通用するとは限りません。低赤方偏移の解釈は、**宇宙マイクロ波背景（CMB）やバリオン音響振動（BAO）**といった初期宇宙の尺度とも一致する必要があります。
   • 現代物理： ここが強みです。単一の「暗黒物質＋重力」の枠組みで、CMB → BAO → 大規模構造 → 合体まで概ね首尾一貫します（細部の議論はありつつ）。
   • エネルギー糸理論： テンソル背景雑音が初期宇宙の「物差し」を担い、統計テンソル重力が後期の応答を担います。その際、物差しは過去から現在まで移動しないことが前提です。同一の上位パラメータを複数の合体系で再利用します。
   • 検証： BAO の位相固定と弱いレンズによる成長の指標が共通パラメータで閉じるか、単一の核が系をまたいで転用できるかを確かめます。

III. それぞれの強みと弱み

1. 現代物理（ΛCDM と一般相対論）
   強み
   • スケールをまたぐ大まかな閉ループがあります。CMB の音響ピークと BAO の標準物差しから、弱いレンズと赤方偏移空間の成長率、さらに合体の幾何とエネルギー学へ。
   • 工学的成熟度が高く、N 体＋（磁気）流体力学の生態系と、パラメータ／誤差管理が整っています。
   • κ–X ずれを直観的に説明できます。無衝突の質量は通過し、衝突するガスは遅れる——地図上で分かりやすい。

弱み・課題

• 位相の遅れ・記憶といった時間指紋は自然な出力ではなく、再現には幾何調整に頼る場合があります。
• 極端な力学・形態（非常に高い相対速度、特殊な多極組成）は、精緻な事前仮定やサンプル選別を要することがあります。
• 触媒となる微視的物理（粘性・伝導・磁気抑制・電子—イオン非平衡）が、エネルギー収支と衝撃マッハ数の推定を不確かにします。

2. エネルギー糸理論
   強み
   • 事象条件付き応答と記憶性により、合体の激しさに応じて有効重力応答が増減し、その後に緩和します。κ–X ずれの時間発展を素直に説明できます。
   • 方向性と非局所性を備え、一つの異方的核族で偏心率・ねじれ・多極比の組を同時に説明でき、衝撃法線とレンズ主軸の整列統計も予測します。
   • 観測層での「理論中立」な並列比較（γ マップ、X 線／SZ プロファイル、電波スペクトル）が可能で、先験的な循環論法を抑えます。

弱み・課題

• 転用性はデータで実証する必要があります。同一の核パラメータが複数の合体系でも有効であること。
• エネルギーと遷移の強い制約を明示的に組み込む必要があり、過剰自由度で系統誤差を「飲み込む」ことを防ぎます。
• スケール間の「縫い合わせ」は構築中です。テンソル背景雑音は CMB の細部再現と BAO への物差し伝達を同時に満たす必要があり、統計テンソル重力は弱いレンズの二点関数と成長率を同一パラメータで閉じなければなりません。

IV. 検証可能なコミットメント

• ずれと位相： 同一系で、κ–X のずれが激しさ指標と単調関係をもち、通過後に特定の時定数で緩和するか。
• 整列： 衝撃波の法線や電波レリックの向きが、レンズ主軸と有意に整列するか。
• エネルギー台帳： X 線＋熱的 SZ（熱）と電波（非熱）の電力が、運動エネルギー損失と釣り合うか。
• パラメータ再利用： 固定したパラメータ集合が、複数の合体系で破綻なく使い回せるか。
• スケール間の閉合： 初期の「音響物差し」が CMB から BAO まで位相を保ち、後期の弱いレンズ二点関数と成長率が同一パラメータで閉じるか。

要するに

銀河団合体は、宇宙の重力と物質成分を試す天然の実験室です。現代物理とエネルギー糸理論はしばしば同じ観測を説明し得ますが、哲学が異なります。前者は「見えない質量」を主役に、後者は「事象に応じて応える地形」を主役に据えます。どちらが優れるかは、同一データでの実力で決まります。仮定と自由度を抑え、サンプル間・スケール間で再現でき、エネルギー収支も合うこと。本章の八つの指紋と五つのチェックは、そのための共通の点検票です。