T シャツとポスターは一般的です。銀河のイメージ、その銀河のスポットを指す矢印、「ここにいます」というサイン。
しかし、それはすべて大嘘です。それは天の川ではありません。単純な理由で、私たちの銀河系の家の外側からの画像はありません。私たちはそれほど遠くまで移動することはできません。しかし、画像が完全に間違っているわけではありません (すべてのバージョンがそうであるとは限りません)。私たちは渦巻銀河に住んでおり、太陽はその銀河の中心から約 3 分の 1 の距離を周回しています。
渦巻銀河は、明るい中心の周りを曲がる青みを帯びた腕、目立つ暗い筋、膨らんだガスの雲など、宇宙で最も美しい天体の 1 つです。大きな銀河の 60% 以上が渦巻銀河です。
あなたが、天の川銀河を構成する光の筋を見たことがある数少ない幸運な人の 1 人なら、それが渦巻銀河の写真とはまったく違うことに気づいたことでしょう。では、私たちの銀河が渦巻であることをどうやって知るのでしょうか?天の川全体が見えないのに、どうやって太陽系をこの銀河の中に入れることができるでしょうか?
ご想像のとおり、簡単ではありません。天文学者は、天の川銀河に 4 つまたは 6 つのアームがあるかどうか、銀河系にいくつの星があるか、暗黒物質 (銀河系の質量の約 80% を構成する目に見えない物質) がどのように存在するかについて、さまざまな主張を裏付ける合理的な証拠を用いて活発に議論してきました。銀河）が配布されています。つい先週、欧州宇宙機関 (ESA) は新しい宇宙望遠鏡を打ち上げました。この望遠鏡は、銀河全体を観察し、それに対する私たちの理解を深めるのに役立ちます。また、これまで以上に正確な「あなたがここにいる」マップを壁に作成します。
古代人は天の川を知っており、同様の用語さえ持っていました。「銀河」は、牛乳に含まれる糖である「ラクトース」と同じギリシャ語の語根を共有しています。 （「天の川銀河」と言う場合、基本的に「天の川銀河」と言っているのと同じように、「サハラ砂漠」がまったく冗長です。）ガリレオが望遠鏡をそのぼやけに向けると、星がいっぱいでかすかすぎることがわかりました。肉眼で見えるように。 20 世紀初頭、Jacobus Kapteyn と Harlow Shapley は、個々の星までの距離を測定し、それらの点を結び付けて銀河のより大きな構造を追跡することにより、銀河の形状とサイズを独自に推定しました。どちらもサイズを間違えていましたが (逆に!)、Shapley は銀河の中心の位置を含め、基本的な形状をかなり正確に決定しました。
天の川が筋のように見えるのは、太陽や肉眼で見えるものすべてを含む星の多くが薄い円盤に集中しているためです。 (銀河は完全に平らではないため、ストリークの外側に星が見えますが、幅に比べて厚みが非常に薄いのです。) 乳白色のストリークを見ると、星の密度が高いことがわかります。ディスク。
しかし、すべての星が同じように作られているわけではありません。他の銀河でも渦巻き腕が見られるのは、高温で若い青色の星が集まる場所だからです。これらの星は、数が多く、温度が低く、赤みがかった同類の星よりもはるかに明るいため、目の錯覚につながります。渦巻銀河は、その間に暗い空間がある明るい腕のように見えますが、渦巻腕の星の密度はわずか約 5 個です。ディスクの残りの部分よりも星の密度よりも大きい割合。腕には水素プラズマもあり、これは銀河のこれらの部分が一般的に高温であることを示すもう 1 つの兆候です。
これが、天文学者が天の川の渦巻き腕を見つける方法です。高温の若い星と水素プラズマの雲の集団を探し、それらまでの距離を測定し、そのデータを使用して渦巻き腕を追跡します。天文学者は銀河円盤の最も厚い部分に望遠鏡を向け、並んでいるように見えても数万光年離れている可能性のある星を識別する必要があるため、これは難しい観測です。銀河内のガスと塵の多くは可視光を透過しませんが、電波望遠鏡と赤外線望遠鏡は雲をうまく貫通できます。
その結果、天の川がどのように見えるかについてかなり良いアイデアが得られましたが、その写真には継続的な改良が加えられています.私たちは、4 つの主要な渦状腕 (他の 2 つよりも実質的なものですが) と、「拍車」と呼ばれる多数の小さな腕の断片を持つ銀河に住んでいます。私たちの太陽系は、オリオン座として知られる領域にあり、現在は衰退している初期の腕の残骸である可能性があります。これは良いことです。青い星からの強烈な紫外線は、主要な渦巻き腕の生命に問題を引き起こす可能性があります。別の地域であるノーマ アームは、私の祖母にちなんで名付けられました。 （そうではありません。）
銀河の主要な腕は、棒と呼ばれる銀河の中心にある長いピーナッツの殻の形をした構造に結合しています。 (渦巻銀河の約 3 分の 1 にはバーがあります。良い例として、この投稿の冒頭の画像を参照してください。) バーの中央には、バルジとして知られる、押しつぶされた球状の星のグループがあります。その奥深くには、太陽の質量の約 400 万倍の核である中央のブラック ホールがあります。
渦巻き状の腕の向こうに、円盤の 10 倍近くの大きさのほぼ球状の領域であるハローが見え、古い星が散らばっています。ハローは、銀河の暗黒物質のほとんどの本拠地でもあり、すべてをまとめるための重力を提供します。銀河の構造をさらに詳細に描くために、ESA は先週の木曜日にガイアと呼ばれる新しい宇宙天文台を立ち上げました。この探査機は、2 つの可視光望遠鏡で構成されており、10 億を超える星までの距離をマッピングおよび測定するように設計されています。その結果、渦巻き状の腕や中央の棒の形状に関するより正確な知識を含む、天の川の 3 次元構造の理解が深まります。ガイアはまた、銀河の乱雑な中央部の奥深くにある暗黒物質の分布に関する情報を明らかにする必要がありますが、これは現在不明です.
ガイアは、私たちの銀河をマッピングする多くのプロジェクトの最新のものです。これは、太陽の苗床、地球に似た惑星、星の墓場の調査、天の川の自転の測定、およびその他の多くのミッションの検索に加わります。過去に地球全体の地図を作成しようと努力した地図製作者のように、21 世紀の天文学者は、私たちの銀河系の家をよりよく理解するという究極の目標を持って天の川のアトラスを作成しています。
Matthew Francis は、物理学者、サイエンス ライター、講演者、教育者であり、おしゃれな帽子を頻繁にかぶっています。彼は現在、仮題で宇宙論に関する本を書いています 裏道、暗い空:宇宙の旅.
