夜空の「宝物」アンドロメダ銀河は肉眼で観察できるのでしょうか？

著者 |馮紫陽

レビュー |董 晨慧

編集者 |趙静源

銀河進化探査機（GALEX）が撮影したアンドロメダ銀河の紫外線画像。画像提供: NASA

アンドルメダ銀河は、アンドロメダ ν の北西、アンドロメダの左膝の位置にあります。肉眼ではぼんやりとした楕円形の点として見えます。ハッブル＝ド・ヴォークルールの銀河分類によれば、アンドロメダ銀河は SA(s)b 型の銀河です。SA​​ は通常の渦巻き銀河（棒渦巻き銀河ではない）を表し、(s) はリング構造のない銀河、b は渦巻き腕が比較的緩いことを意味します。これは肉眼で見える数少ない銀河系外天体の一つであり、直径は約15万光年で、天の川銀河の直径のほぼ2倍である。地球から約250万光年離れており、最も近い大きな銀河系外銀河です。アンドロメダ銀河とその伴銀河（M32、M110など）、三角座銀河M33、大マゼラン雲と小マゼラン雲、天の川銀河、その他数十の銀河が局部銀河群を構成しており、その中でアンドロメダ銀河が最大の銀河です。

局部銀河群内のいくつかの銀河の位置。画像出典: Wikipedia

アンドロメダ銀河は、天球上で赤経 00h42m44.33s、赤緯 41°16′07.5″ (紀元 J2000) に位置します。その全視等級は約 3.4 で、メシエ天体の中で最も明るい銀河です。光害レベル5の地域でも肉眼ではほとんど見えません。その見かけの大きさは3°09′06.00″×1°01′42.00″で、有名なオリオン大星雲の見かけの面積の3倍の大きさです。一般的な番号には、M31、NGC 224、PGC 2557、UGC 454 などがあります。

空におけるアンドロメダ銀河の位置。画像出典: Stellarium

アンドロメダ銀河は古くから多くの人々に観測されており、その明るい見かけの等級でよく知られていますが、現存する最も古い記録は、ペルシャの天文学者アブド・アル・ラーマン・アル・スーフィーが西暦964年頃に書いた『恒星の書』で、その中でアンドロメダ銀河は「小さな雲」と表現されています。

1612年、ドイツの天文学者シモン・マリウスが初めて天体望遠鏡を使ってアンドロメダ銀河を観測し記録しました。彼はこの天体を「雄牛の角から見た火の玉」と表現した。清朝時代に、我が国は奎秀に23個の星を追加しましたが、アンドロメダ銀河もその1つです。それは Kuixiu 21 と呼ばれています。フランスの天文学者シャルル・メシエは 1764 年に彗星を探しているときにこのぼんやりとした小さな雲に気づき、それを M31 として星表に載せました。アイルランドの天文学者、第3代ロス伯爵ウィリアム・パーソンズが1850年に初めてスケッチしました。最初の写真は1888年にウェールズのアマチュア天文学者アイザック・ロバーツによって撮影されました。

ロバーツによるアンドロメダ銀河の最初の写真。画像出典: Wikipedia

夜空に浮かぶこのぼんやりとした「小さな雲」の正体については、何百年もの間、さまざまな意見が存在してきました。長い間、人々はそれが天の川にある星雲であると信じていたため、誤ってアンドロメダ星雲とも呼ばれていました。 1745年、フランスの物理学者ピエール・モーペルチュイは、それが多くの星で構成された天体系である可能性があると初めて推測しました。 1755年、ドイツの哲学者イマヌエル・カントも、このタイプの「渦巻き星雲」は天の川の中の星雲ではなく、天の川に似た天体系であるはずだと指摘した。 1785 年、イギリスの天文学者ウィリアム・ハーシェルも同様の見解を持っていましたが、彼の推定距離は明らかに間違っていました。彼は、アンドロメダ星雲はシリウスまでの距離の 2,000 倍 (つまり 17,000 光年) 以内であると信じていたのです。 1850 年、ドイツの博物学者アレクサンダー・フンボルトは著書『コスモス: 宇宙の物理的記述のスケッチ』の中で「島宇宙」という概念を提唱しました。彼は、天の川銀河に似た宇宙の無数の天体系を、海の中の小さな島々に例えました。

シャプレー（左）とカーティス（右）の論争。画像ソース: giganet.sampa.br

しかし、渦巻き星雲が天の川銀河以外の天体系であることを証明するのは容易ではありません。さまざまな観測データの間に矛盾がある（例えば、ある星雲の星は分解できるが、他の星雲の星を区別することは難しい）。このため、島宇宙説は論争の的となり、天文学の歴史において 1 世紀にもわたる島宇宙論争が生まれました。この問題は、1920 年にシャプレー・カーティス論争 (大論争) にもつながりました。

アメリカの天文学者ハーロー・シャプレーは、アンドロメダ星雲に似た渦巻き星雲が天の川の一部であると信じていました。しかし、アメリカの天文学者ヒーバー・カーティスは、渦巻き星雲は天の川銀河の外にあり、天の川銀河のような「島宇宙」であると信じていました。数年前、シャプレーはセフェイド変光星の周期と光度の関係から天の川銀河の大きさを計算していました[周期と光度の関係は絶対等級と光の変化周期の関係であり、距離を測定するために使用できます。アメリカの天文学者ヘンリエッタ・レヴィットは1908年と1912年にこの関係を発見し確立しました。彼の計算結果によれば、天の川銀河の直径は30万光年で、これは現在知られているものよりも大きい。この議論を解決するには、これらの渦巻き星雲の距離を測定する必要があるようです。

1923 年 10 月 6 日にハッブルがフッカー望遠鏡を使用して撮影したアンドロメダ銀河。ハッブルは当初、画像内に 3 つの新星を発見し、それらに「N」のマークを付けましたが、後に上部の「新星」が実際にはセフェイド変光星であることがわかり、ラベルを「VAR!」に変更しました。これはアンドロメダ銀河で発見された最初のセフェイド変光星でした。画像提供: NASA

1923年以降、アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルはアンドロメダ星雲でいくつかのセフェイド変光星を発見しました。彼は周期と光度の関係を使ってその距離を測定し、それが90万光年離れていることを発見した。ハッブルが測定した距離は、現在では小さすぎたようですが、当時知られていた天の川の範囲をはるかに超えており、人々の認識を打ち破り、最終的にはアンドロメダ星雲を含む渦巻き星雲が天の川とは独立した天体系であることを証明しました。今日ではそれらは銀河と呼ばれています。

アンドロメダ銀河は、間違いなく最も研究されている銀河系外銀河です。私たちは天の川の中にいるので、「廬山の中にいるのでその本当の姿は見えない」ということわざがあるように、観測できる天の川の範囲は非常に限られています。全体像を垣間見ることはできず、コンピューターを使ってその構造をシミュレートすることしかできません。アンドロメダ銀河は他の銀河に比べて近くて明るく、その構造は天の川銀河と非常に似ています。これらの要因により、この天体は科学研究の対象となる人気の天体となっています。天文学者はアンドロメダ銀河を観測することで、私たちの天の川銀河の構造と進化を理解することができます。

ハッブル宇宙望遠鏡が捉えたアンドロメダ銀河の部分的な画像。画像提供: NASA

天文学愛好家にとって、アンドロメダ銀河は装飾的価値と科学的価値の両方に優れた天体です。初心者でも熟練者でも簡単に見つけることができます。天文学愛好家は、観測と写真撮影という一般的な2つの方法に加えて、公共超新星探索プロジェクト（PSP、https://nadc.china-vo.org/psp/）、独自の機器、または遠隔の望遠鏡から取得したデータを通じて、アンドロメダ銀河で爆発する超新星を探すこともできます。これにより、最大限に科学研究に貢献できます。アンドロメダ銀河は年間約 40 個の新星を爆発させると推定されており、これらの見つけにくい天体の探索に専念するプロやアマチュアによる天体観測が数多く行われています。アンドロメダ銀河の新星は、距離が遠いため、一般的に天の川銀河の新星ほど明るくはありませんが、最大輝度は 17.5 等級程度に達することが多く、これはアマチュア用機器の性能範囲内です。暁星は、わが国で最も早く天体観測を実施したアマチュア天文台として、星明天文台が現在アンドロメダ銀河で約60個の新星を発見しており、近年の成果は世界でも最高レベルにあると誇りを持って言うことができます。

アンドロメダ銀河を見つけるためのスターブリッジ法。画像出典: Stellarium

アンドロメダ銀河は夏から早春にかけて、特に秋と冬に観察できます。この銀河を見つけるには、秋の四辺形を利用できます。秋の四辺形の北側にある 2 つの星 [アヴェステルン (β ペガスス座) とロードス (α アンドロメダ座)] を東にずっとたどり、ウラジミール (δ アンドロメダ) と VIII (β アンドロメダ) を順番に見つけます。ウラジミール（βアンドロメダ）を北西にたどると、μアンドロメダに遭遇します。ウラジミールと VIII の間の線を 2 倍に延長すると、アンドロメダ銀河が見つかります。

アンドロメダ銀河は、天の川銀河以外で最も有名で美しい銀河の一つであり、数十億年にわたって存在しています。研究によると、アンドロメダ銀河は秒速300キロメートルの速度で天の川銀河に向かって急速に移動しており、40億年後には天の川銀河と融合して新しい銀河を形成するだろう。しかし、当然ながら私たちはこの出来事を自分の目で見ることはできません。しかし、長い歴史を通じて、アンドロメダ銀河は常に私たちと共にあり、人類の宇宙探査の偉大な旅を見守ってきました。

参考文献

1.アンドロメダ銀河、Wikipedia、https://en.wikipedia.org/wiki/Andromeda_Galaxy

2. M31、SEDS メシエデータベース、http://www.messier.seds.org/m/m031.html

3. 宇宙島論争、蘇易、第 6 章、新天文学入門、第 4 版

4. アンロメダ銀河、LEIF J. ROBINSON、フィリップス天文学百科事典

5. アンロメダ銀河、NASA、https://www.nasa.gov/missions/chandra/andromeda-galaxy-vibaj/

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