天の川とともに

著者 |イグナシ・リバス（スペイン）

翻訳 |姜雲、陳偉（紫山天文台）

かつて私たちは天の川銀河が宇宙の中心であると考えていましたが、知識が深まるにつれて、天の川銀河は宇宙の中心からどんどん遠ざかっていることが分かってきました。

近傍銀河の発見

1920 年代までは、星雲 (糸状の構造で構成された暗い天体) は天の川銀河の一部であると考えられていましたが、アンドロメダ銀河 (M31) やその他の近傍銀河のセフェイド変光星の研究により、星雲が銀河系外特性を持っていることが明らかになりました。

アンドロメダ銀河（M31）

データによれば、天の川銀河の後に研究された最初の銀河はアンドロメダ銀河であり、その最初の観測は西暦961年に遡りますが、南半球の先史時代の人類がマゼラン雲を見たことがあったことは確かです。次の銀河は、望遠鏡がかなりの精度と感度を達成した 17 世紀まで観測されませんでした。 18 世紀フランスの天文学者で彗星ハンターのシャルル・メシエは、当時最初の天文カタログの 1 つを編纂しました。このカタログには 110 個の天体 (そのうち 30 個は銀河) が含まれていました。

19 世紀における天体望遠鏡の劇的な発展により、何千もの銀河が発見されましたが、そのスペクトルの波長を正確に測定し、これらの銀河が天の川銀河の外側にあると決定的に判断できるようになるまでには、さらに 1 世紀かかりました。アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルは、銀河の研究に最も大きな貢献をした科学者の一人です。彼はセフェイド変光星の研究を通じて銀河間の距離を決定した。

宇宙の支配者 - セフェイド変光星は、温度と直径が定期的に変化し、その結果明るさが変化する特殊なタイプの星です。セフェイド変光星の脈動周期から、その絶対光度と距離を推定することができます。

既知の宇宙における天の川銀河

現在、目に見える銀河の数は1兆個を超えると推定されています。それらの分布は、数億光年のスケールでは、宇宙が通常の物質と同様に均一であることを示唆しています。しかし、より小さなスケールで測定すると、銀河は銀河団と超銀河団にグループ化されており、それらはすべて低密度のガスフィラメントのネットワーク内に位置することがわかります。

宇宙の天の川

この銀河群は少なくとも 54 個の銀河で構成されており、その中で最も重要なのはアンドロメダ銀河、天の川銀河、三角座銀河 (M33) です。局部銀河群のほとんどの銀河は、より大きな銀河または銀河群全体から直接影響を受けています。おとめ座超銀河団は、局部銀河群とその他の銀河群で構成されています。

アンドロメダ銀河は局部銀河群の中で最大の銀河であり、肉眼で見える最も遠い天体です。しかし、その大きさは、おとめ座A銀河（M87）、特に知られている最大の銀河であるIC 1101と比べると見劣りします。これらの大きな銀河は銀河団の中心に位置し、その周囲を小さな銀河が取り囲んでいますが、大きな銀河が近づくたびに、小さな銀河は絶えず食い尽くされています。

天の川の隣人

マゼラン雲

マゼラン雲は天の川銀河の近くにある 2 つの矮小銀河で構成されています。これら 3 つの星の密接な関係により重力相互作用が生じ、マゼラン雲と天の川銀河の円盤が歪む原因となります。気象条件が良ければ、南天の極付近のマゼラン雲を肉眼で観察することができます。これらの矮小銀河のうち大きい方は大マゼラン雲と呼ばれ、小さい方は小マゼラン雲と呼ばれます。

〇アンドロメダ銀河

アンドロメダ銀河は、地球から 250 万光年離れた渦巻き銀河です (1 光年は光が 1 年間に移動する距離で、1 光年は 9 兆 4600 億キロメートルに相当します)。これは局部銀河群の中で最大かつ最も明るい銀河の一つです。

〇局部銀河群の他の銀河

アンドロメダ銀河との衝突

近隣の銀河は互いに相互作用し、ガスや塵を交換することで歪みを生み出します。これらが十分近ければ、銀河衝突と呼ばれる現象が起こります。しかし、衝突銀河内の星は通常は衝突しません。代わりに、星間塵が相互作用してフレアや、棒状構造やリングなどのさまざまな構造を形成します。銀河が「通り過ぎる」が、互いを通過しない場合は、より大きな構造に融合します。

銀河の合体: より大きな銀河は、より小さな銀河の合体によって形成されます。渦巻銀河は小さな銀河の合体の結果であり、楕円銀河は大きな銀河の衝突の結果です。

多くの銀河の進化の観測により、天の川銀河は複雑でダイナミックな銀河であり、最終的には最大の隣人であるアンドロメダ銀河と融合することが分かっています。

〇ニューギャラクシーオーダー

天の川銀河は誕生以来、他の銀河と合体しながら大きく成長してきましたが、この合体は過去10億年でほぼ停止しています。現在、天の川銀河はマゼラン雲からのガスを吸収することで質量を増加させています。天の川銀河は、最終的には巨大な隣の銀河であるアンドロメダ銀河と平行に周回することになります。 2つの銀河は秒速300キロメートルの速度で接近しており（結果は観測結果によって異なる）、約40億年後に衝突し、長期間の融合を経験すると予想されている。

この画像は、天の川銀河とアンドロメダ銀河の間の仮想的な最初の衝突を示しています。私たちが架空の惑星に立っていると仮定すると、多数の散光星雲の存在により空が燃えているように見えるでしょう。散光星雲は通常、星形成率が高いことを示しています。

〇銀河の未来

約70億年後には、天の川銀河とアンドロメダ銀河が融合して、巨大な楕円銀河になるだろう。新しい天の川銀河、アンドロメダが宇宙のこの一角を占めるでしょう。想像上の惑星に立つと、新たな銀河で満たされた夜空が目の前に現れます。

天の川銀河とアンドロメダ銀河で満たされた夜空の想像図

壮大な衝突

実際、銀河間の衝突は銀河の進化の過程でよく見られる現象です。ハッブル宇宙望遠鏡が2005年に撮影したこの画像は、約7000万光年離れたアンテナ銀河として知られる2つの渦巻き銀河の衝突を示しています。どちらの銀河も、新しい星が大量に生成されることで知られる「スターバースト」銀河です。

アンテナ銀河（NGC 4038/NGC 4039 とも呼ばれる）

（若干編集）

著者/翻訳者について

イグナシ・リバス

スペイン宇宙科学研究所の天体物理学者であり、カタルーニャ宇宙研究所の所長。彼は国際天文学連合でも活動しており、同連合のいくつかの部門や科学委員会の理事や委員を務めています。

江雲