宇宙の物質は分散しているのではなく、巨大な星団に集中しているという事実は、科学者たちは 18 世紀にはすでに想定していましたが (I. カント、W. ハーシェル)、最終的にこれを確信したのは 2000 年代の初めになってからでした。 20世紀。

重力によって束縛されている星系は銀河と呼ばれます。

私たちの太陽は銀河の一部です 天の川(そうでない場合、私たちの銀河は大文字の単語 - Galaxy で示されます)。 私たちの銀河の厚さは直径の 1% にすぎません。つまり、その形状は円盤、より正確には 2 枚の板を折り畳んだような形をしています。 銀河のこの部分は恒星と呼ばれます ディスク。 この円盤は直径 30 キロパーセク (10 万光年)、厚さ 1,000 光年、質量は太陽の 1,500 億倍です。 星間塵やガスなどの不透明な物質の層である暗い帯が円盤に沿って走っています。

地球の大気に明確な上部境界がないのと同じように、銀河の円盤には明確に定義された境界がありません。 しかし、この円盤の面内では、星の密度は外側よりもはるかに高くなります。

銀河円盤はその中心の周りを回転します。 ベロニカかみ座にある北極から銀河を見ると、銀河の回転は時計回りに起こります。 銀河の円盤は渦巻状の構造をしており、これがこのタイプの星団に渦巻銀河という名前を与えました。 渦巻きは、銀河の円盤の回転方向に一定の角速度で伝播する波です。 円盤内の星は、銀河の中心の周りの円軌道に沿って一定の線速度で移動します。 したがって、回転角速度は中心までの距離に依存し、中心から離れるにつれて減少します。 銀河の外側にある太陽の速度は秒速220～250kmです。

銀河系の円盤の中心には肥厚がある - 芯直径は1300パーセク。 射手座にあります。 核には非常に高い星が集中しており、ここでの星の密度は太陽の近くの星の密度の数百万倍です。 しかし、非常に多くの星が中心部に集中しているという事実にもかかわらず、銀河の対称面の近くには星の光を吸収する巨大な暗い塵雲があるため、長い間観察することができませんでした。 彼らは銀河の中心部を私たちから近づけません。 したがって、吸収の程度が低い赤外線および無線放射の受信機を作成した後でのみ、それを研究することが可能になりました。 ところで、私たちの母なる銀河を研究することもまた、私たちにとっては難しいのです。なぜなら、私たちはその内部にいるからです。どんな天体でも外側から研究するほうが簡単です。 さらに、太陽は恒星円盤の面に位置しています。ここでは星間物質の密度が高く、光の吸収により観測が複雑になります。

膨大な数の星に加えて、銀河の中心領域には、主に水素分子からなる半径1000光年以上の核周ガス円盤があります。 銀河系の中心には、太陽質量約100万個の質量を持つブラックホールの存在が疑われている。

実際に銀河の外形を決定する銀河の 2 番目の構成要素は球形です。 いわゆる ハロー。 ハローの半径は円盤のサイズよりもはるかに大きく、数十万光年に達します。 天の川ハローの対称中心は銀河円盤の中心と一致します。

ハローは円盤と同様に銀河の中心の周りを回転しますが、ハロー内の星はかなりランダムに動くため、速度ははるかに遅くなります。

銀河の中心から数千光年以内にあるハローの中心部分は最も密度が高く、ハローと呼ばれます。 膨らみ（から 英単語 膨らみ、 意味 「肥厚」「膨満」).

銀河には単一星のほかに星団があります。 それらは次のように細分化されます。 散開星団, 球状星団そして スター協会.

散開星団銀河面の近くで発見され、塵と星間ガスが集中しています。 現在 1,200 以上の散開星団が知られており、そのうち 500 個が詳細に研究されており、その中で最も有名なのは、おうし座のプレアデス星団とヒアデス星団です。 銀河内の散開星団の総数は 10 万個に達する可能性があり、それぞれの星団には数百から数千の星が含まれています。 それらの質量は小さいため、重力場はそれらを小さな空間に長期間閉じ込めることができず、そのため散開星団は数十億年かけて崩壊します。

球状星団星の数が多く、はっきりとした球形であるため、星空の背景に対して強く目立ちます。 球状星団の直径は 20 ～ 100 パーセクです。 銀河の進化の夜明けに、数千の球状星団が銀河を歩き回っていました。 それらの多くは、それら同士または銀河中心との衝突の結果として破壊されました。 現在、私たちの銀河系には約 200 個の球状星団が残っており、球状の暈の中に位置しています。 これらは私たちの銀河系で最も古い地層であり、その年齢は100億年から120億年です。 球状星団を構成する星の年齢は非常に重要です。球状星団は長い進化の過程を経て、中性子星や白色矮星になります。 球状星団内の星は星団の中心の周りの軌道上を移動し、さらに星団自体も銀河の中心の周りの軌道上を移動します。

3 番目のタイプのクラスターは、 スター協会。 これらは若手スターのグループ、いわゆるOB会です。 それらの長さは15から300パーセクの範囲であり、数十から数百の若い星、つまり熱い青色巨星と超巨星が含まれています。 初期のスペクトル型の巨人は急速に進化の道をたどるため、すべての星は同時に形成され、年齢が小さい。 恒星の進化の初期段階にある変光星を含む T 関連もあります。

最年少の星（数千万歳）、散開星団や散開星団、さらには星が形成され続ける星間ガスの濃い雲が、恒星円盤の腕に沿って集中しています。 超新星爆発は、渦状腕でより頻繁に観察されます。 私たちの太陽のような渦巻銀河内の古い星は腕の中と腕の間の両方に位置しており、円盤全体に星がかなり均等に分布しています。 星の活動の発現が極めてまれであるハローとは異なり、星間空間から星へ、そして星間空間から星へと物質が継続的に移行することに関連して、活発な生命が枝の中で継続します。 渦巻腕における活発な星の形成は、その中の物質の密度の増加と関連しています。 このため、星間空間にあるガス雲の平均圧力が増加します。 ガス雲が渦巻き腕のより密度の高い部分に入ると、圧力の上昇によってガス雲が小さな物質の塊に分裂し、それが凝縮して星になる可能性があります。 このプロセスの結果、星は螺旋腕の中で生まれます。 したがって、アームは巨大な宇宙の培養器のようなもので、その中で若い星がアームの前部の境界近くに位置しています。 銀河円盤内の星は集団タイプ I と呼ばれます。

ハローは主に、銀河の進化の初期段階に生じた非常に古くて暗い小さな星で構成されており、その年齢は約 120 億年です。 それらは個別に存在する場合と、100 万個以上の星を含む球状星団の形で存在する場合があります。 球状構成要素の星は銀河の中心に向かって集中しており、ハロー物質の密度はそこから離れるにつれて急速に減少します。 ハロー星は集団タイプ II と呼ばれます。

星と星の間の空間は希薄な物質、放射線、 磁場。 この円盤には、星の寿命の結果として形成された、温度 15 ～ 25 K の星間塵が特に多く含まれています。 塵粒子の平均半径はマイクロメートルの数分の一です。 現在、ダスト粒子は有機分子と氷の殻で覆われた鉄とケイ酸塩の粒子の混合物で構成されていると考えられています。 塵の総質量は銀河の総質量のわずか 0.03% に過ぎませんが、その総光度は星の光度の 30% であり、赤外線範囲における銀河の放射を完全に決定します。

銀河内の天体の運動を分析したところ、その質量は私たちが目に見える物体から判断できる質量よりも一桁大きいはずであることがわかりました。 これは、星やガスが存在するハロー、バルジ、円盤に加えて、重力相互作用でのみ現れる目に見えない物質が大量に存在することを意味しますが、いかなる機器によっても検出されません。 それは暗黒物質と呼ばれていました。 銀河の円盤とハローは、暗黒物質のコロナの中に浸されており、そのサイズと質量は、銀河の円盤のサイズと目に見える物質の質量の 10 倍です。 暗黒質量は私たちの銀河系だけでなく、銀河間空間にも存在します。 宇宙に隠された質量の性質はまだ不明であり、それが何でできているのかはまだわかっていません。

私たちの銀河系は天の川と呼ばれ、その中には何千億もの星が存在します。 1924 年までは、私たちの銀河系が宇宙にある唯一の銀河であると信じられていましたが、これらの銀河に関する多くの発見は世界の概念を変えました。 宇宙は天の川の向こうにあるわけではなく、今日、私たちの周りには約 2,000 億個の銀河があり、それぞれが独自の方法で存在していることがすでに知られています。

すべての銀河は、攻撃的で、激しく生まれ、激しく死ぬという共通のパターンによって特徴付けられます。 天の川銀河と呼ばれる銀河は巨大で、その大きさは光年で計算されます（1光年は約10兆km）。 私たちの銀河は誕生してから 120 億年余りで、宇宙の中でもかなり小さい銀河だと考えられています。

銀河がどのように機能するかというと、まず第一に、銀河は 1,000 億を超える巨大な星の集まりです。 天の川は、中央に厚みのある巨大な円盤のように見え、巨大な比率の渦巻状の腕があります。 宇宙にはそのようなシステムが無数にあります。 専門家は、銀河は宇宙での大爆発の結果として形成されたと考えています。

その結果、約2億年後に最初の星が形成され、最終的には重力によって銀河に引き込まれ、つまり宇宙が誕生しました。 天の川は、他の銀河と同様に、多くの小さな構造で構成されています。 重力が星々を引き寄せて回転させますが、これは重力によって星団が平らな円盤に変わるまで続きました。

少し後に、星とガスが巨大な恒星腕を形成しましたが、科学者によると、同様のプロセスが宇宙全体で 10 億回以上発生しました。 既存の銀河はそれぞれ、単一の中心の周りを回転しています。 科学者によると、銀河の挙動を変えることができるのはブラックホールだけであり、ホールだけでなく超大質量銀河も同様です。

超大質量ブラックホールの「食べ物」は、大量に吸収されるガスと星です。 そのような「食べ物」を大量に摂取すると、純粋なエネルギーのビームの形で放出される可能性があります。 この現象はクエーサーと呼ばれ、天文学者が銀河のどこかでこのような現象を見た場合、それはそこに超強力なブラックホールがあることを意味します。

私たちの銀河の中心には超大質量ブラックホールがあり、その大きさは天の川銀河の中心で2,400万kmです。 ブラックホールは強力な重力源であり、その影響下では星系は崩壊しなければならないため、銀河がどのように動くかのように見えるでしょう。 科学者の天文学者たちは、超大質量ブラックホールよりもさらに強力な力が存在するという結論に達し、ブラックマターと名付けました。 さらに強力な吸引力を持っています。

黒色物質は銀河を束縛する力であるだけでなく、銀河をサポートし、その新たな誕生にも貢献します。 それは目に見えず、無形ですが、常に私たちの中にあると信じられています。 地球がブラックホールに陥る危険性は、あり得る限り、科学者たちは最小限であると信じています。 結局のところ、宇宙の基準から見ても、それはブラックホールから約2500光年という非常に離れたところに位置しています。

私たちの銀河系 - 天の川

© ウラジミール・カラノフ
"知識は力である"。

夜を眺めて 星空、天球を横切る、ぼんやりと光る白っぽい縞模様が見えます。 この拡散した輝きは、数千億の星と、星間空間の塵やガスの小さな粒子による光の散乱の両方から発生します。 これが私たちの天の川銀河です。 天の川はそれが属する銀河です 太陽系地球を含むその惑星とともに。 地球の表面のどこからでも見ることができます。 天の川は輪を形成しているため、地球上のどの地点からでもその一部しか見えません。 薄暗い光の道のように見える天の川は、実際には肉眼では個々に見ることのできない膨大な数の星から構成されています。 最初に XVII初期何世紀もの間、彼は自分で作った望遠鏡を天の川に向けたときにこのことを考えました。 ガリレオは初めて見たものに息をのんだ。 天の川の巨大な白っぽい帯の代わりに、個々に見える無数の星々のきらめくクラスターが彼の視線に開かれていました。 今日、科学者たちは、天の川には約2,000億個という膨大な数の星が含まれていると信じています。

米。 1 私たちの銀河と周囲のハローの概略図。

天の川銀河は、直径が10万光年を超える大きな平たい円盤状の天体からなる銀河です。 天の川円盤自体は「比較的薄く」、厚さは数千光年です。 ほとんどの星は円盤の中にあります。 形態的には、円盤はコンパクトではなく複雑な構造をしており、内部には銀河の中心部から外縁部まで不均一な構造が存在します。 これらは私たちの銀河系のいわゆる「螺旋腕」であり、星間塵やガスの雲から新しい星が形成される高密度ゾーンです。

米。 2 銀河の中心。 天の川の中心の条件付きトーン画像。

写真の説明：中央の光源は射手座Aで、銀河の中心近くに位置する活発な星形成帯です。 中心はガス状のリング（ピンク色の円）で囲まれています。 外側のリングには分子雲 (オレンジ色) とピンク色のイオン化水素空間が含まれています。

銀河核は天の川銀河円盤の中心部に位置しています。 核は何十億もの古い星で構成されています。 核の中心部自体は、直径がわずか数光年の非常に巨大な領域であり、最新の天文学研究によれば、その内部には、質量が約 100 個の超大質量ブラック ホール、おそらくはいくつかのブラック ホールが存在する可能性があります。 300万の太陽。

銀河系の円盤の周りには、矮小銀河（大マゼラン雲や小マゼラン雲など）、球状星団、個々の星、星の集団、高温ガスを含む球状のハロー（コロナ）があります。 個々の星のグループの中には、球状星団や矮星銀河と相互作用するものもあります。 ハローの構造と星団の運動軌跡の分析から生まれた仮説があります。球状星団は、銀河コロナ自体と同様に、次のような影響で私たちの銀河系に吸収されたかつての衛星銀河の残骸である可能性があります。以前の相互作用と衝突。

科学的仮定によれば、私たちの銀河には暗黒物質も含まれており、おそらくすべての観測範囲におけるすべての目に見える物質よりもはるかに豊富です。

銀河系の郊外で、温度1万度、太陽1000万個の質量を持つ数千光年のガスの密集領域が発見された。

私たちの太陽は、銀河の中心から約 28,000 光年の距離にあり、ほぼ円盤上にあります。 言い換えれば、それは中心から銀河半径のほぼ 2/3 の距離、つまり私たちの銀河の中心から約 8 キロパーセクの距離にある周縁部に位置しています。

米。 3 銀河系の面と太陽系の面は一致せず、互いに角度を持っています。

銀河内の太陽の位置

銀河内の太陽の位置とその動きについては、当社の Web サイトの「太陽」セクションでも詳しく説明されています (参照)。 太陽が完全に公転を完了するには、約 2 億 5,000 万年かかります (一部の情報源によると 2 億 2,000 万年)。これは銀河 1 年を構成します (太陽の速度は 220 km/s、つまり、ほぼ 800,000 km/h です!)。 。 3,300 万年ごとに、太陽は銀河の赤道を横切り、その後その面から 230 光年の高さまで上昇し、再び赤道に向かって下降します。 すでに述べたように、太陽が完全に回転するには約 2 億 5,000 万年かかります。

私たちは銀河系の内部にいて、銀河系を内側から見ると、その円盤が天球上で帯状の星（これが天の川）として見えるため、実際の三次元空間構造を決定することは困難です。地球から見た天の川。

米。 408 MHz (波長 73 cm) で取得された銀河座標での全天測量。擬似カラーで表示。

電波強度は、濃い青 (最低強度) から赤 (最高強度) までの線形カラー スケールで表示されます。 マップの角度解像度は約 2°です。 カシオペア座 A の超新星残骸やかに星雲など、多くのよく知られた電波源が銀河面に沿って見えます。
拡散電波放射に囲まれた局所兵器（スワン X とパルス X）の複合体がはっきりと見えます。 天の川銀河の拡散電波放射は主に、銀河の磁場と相互作用する宇宙線電子からのシンクロトロン放射です。

米。 5 1990 年に COBE 衛星の DIRBE 拡散赤外線背景実験によって取得されたデータに基づく 2 つの全天画像。

どちらの画像も、天の川からの強い放射線を示しています。 上の写真は、25、60、100ミクロンの遠赤外線波長での放出データを組み合わせたもので、それぞれ青、緑、赤で示されています。 この放射線は冷たい星間塵から来ています。 淡い青色の背景放射は、太陽系の惑星間塵によって生成されます。 下の画像は、近赤外線の波長 1.2、2.2、および 3.4 ミクロンでの発光データを組み合わせたもので、それぞれ青、緑、赤で示されています。

天の川の新しい地図

天の川は次のように分類できます。 渦巻銀河。 すでに述べたように、それは直径 10 万光年を超える平らな円盤の形をした本体で構成されており、その中にほとんどの星が存在します。 この円盤は非緻密な構造をしており、その不均一な構造は明らかであり、銀河の中心部から周辺部まで広がっています。 これらは、いわゆる物質の密度が最も高い領域の螺旋状の枝です。 星間ガスや塵の雲から始まり、新しい星の形成プロセスが起こる渦状腕。 渦巻腕が出現する理由については何も言えませんが、質量とトルクが十分に大きい場合、銀河誕生の数値シミュレーションでは必ず腕が現れるという点が異なります。

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何十万もの星雲や星の実際の位置を示す、コンピューターで生成された新しい天の川の 3 次元モデル。
© ナショナル ジオグラフィック協会、ワシントン D.C. 2005年。

銀河の一部の回転

銀河の一部はその中心の周りを異なる速度で回転します。 銀河を「上から」見ることができれば、密集して明るい核があり、その中に星が互いに非常に接近して配置されており、腕も見えるでしょう。 それらでは、星はそれほどコンパクトに集中していません。

天の川銀河や同様の渦巻銀河（地図の左下隅に拡大して表示）の回転方向は、渦巻腕がねじれているように見えます。 そしてここでは、この特定の点に注意を集中する必要があります。 銀河が存在する間 (現代の推定によると少なくとも 120 億年)、渦巻き状の枝は銀河の中心の周りを数十回回転する必要があります。 そして、これは他の銀河でも私たちの銀河でも観察されません。 1964 年に遡ると、米国の Q. リンと F. シューは、渦巻き腕はある種の物質形成ではなく、主に活発な星形成により銀河の滑らかな背景に対して目立つ物質密度の波であるという理論を提案しました。それらの中で、高光度の星の誕生を伴う現象が起こっています。 スパイラルアームの回転は、銀河軌道上の星の動きとは何の関係もありません。 中心核から近い距離では、星の軌道速度は腕の速度を超え、星は内側から腕の中に「流入」し、外側から出ていきます。 遠距離ではその逆が当てはまります。腕は星に向かって走り、一時的に星を構図に組み込んでから追い越すように見えます。 スリーブのパターンを決定づける輝かしいOBスターは、スリーブの中で生まれ、相対的にその生涯を終えます。 短い人生、存在中にスリーブを離れる時間がありません。

ガスリングと星の動き

天の川銀河の構造に関する仮説の1つによると、銀河の中心と渦巻き腕の間にも、いわゆる「銀河系」があります。 「ガスリング」 ガスリングには数十億の太陽質量のガスと塵が含まれており、活発な星形成の場所です。 この領域は、無線および赤外線の範囲で強く放射されます。 この地層の研究は、視線に沿って位置するガスと塵の雲を使用して行われたため、この地層までの正確な距離とその正確な形状を測定することは非常に困難であり、科学者の間には依然として2つの主な意見があります。この件に関しては。 最初のものによると、科学者は、この形成はリングではなく、グループ化された螺旋であると信じています。 別の意見によると、この地層はリング状であると考えられます。 おそらく中心から1万光年から1万6千光年の距離にあると考えられています。

天体物理学には、天の川銀河内の星の動きを研究する特別な分野があり、「星の運動学」と呼ばれています。

星の運動学の作業を容易にするために、星は特定の特性、年齢、物理的データ、銀河内の位置に従ってファミリーに分類されます。 渦巻腕に集中している若い星の大部分は、毎秒数キロメートルの回転速度（もちろん銀河中心との相対速度）を持っています。 このような星は他の星と相互作用する時間が短すぎたため、自転速度を高めるために相互引力を「利用」しなかったと考えられています。 中年のスターはスピードが速い。

古い星は最も速い速度を持っており、銀河系を取り囲む球形のハロー上にあり、中心から最大 10 万光年の距離にあります。 その速度は100km/sを超えます（球状星団のように）。

銀河が密集している内部領域では、運動中の銀河が固体と同様に現れます。 これらの領域では、星の自転速度は中心からの距離に直接比例します。 回転曲線は直線として表示されます。

周縁部では、動いている銀河はもはや固体には似ていません。 この部分では、天体が密集して「密集」しているわけではありません。 周辺領域の「回転曲線」は、太陽系の惑星の不等速運動に関する規則と同様の「ケプラー式」になります。 星の自転速度は銀河の中心から遠ざかるにつれて遅くなります。

星団

恒星だけでなく、天の川に生息する他の天体（散開星団や球状星団、星雲など）も同様に運動しています。 球状星団（数十万個の古い星を含む高密度の地層）の動きは、特別な研究に値します。 これらの星団は明確な球形をしており、円盤に対して傾斜した細長い楕円軌道を描いて銀河の中心の周りを移動します。 彼らの移動速度は平均して約 200 km/s です。 球状星団は数百万年の間隔で円盤上を横切ります。 かなり密にグループ化された地層であるため、比較的安定しており、天の川面の重力の影響を受けても崩壊しません。 散開星団の場合は事情が異なります。 それらは数百または数千の星で構成されており、主に渦巻き状の腕の中に位置しています。 そこの星はお互いにそれほど近くありません。 散開星団は存在してから数十億年後に崩壊する傾向があると考えられています。 球状星団は形成の点で古く、その年齢は約 100 億年である場合もありますが、散開星団はそれよりはるかに若く (数百万年から数千万年になります)、その年齢が 10 億年を超えることは非常にまれです。

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私たちの銀河系。 天の川の謎

私たちはある程度、私たちの故郷の銀河系、つまり天の川よりも、遠くにある星系についての方がよく知っています。 その構造を研究することは他の銀河の構造よりも困難です。なぜなら、銀河は内部から研究する必要があり、多くのことがそれほど簡単ではないからです。 星間塵雲は、遠く離れた無数の星から発せられる光を吸収します。

電波天文学の発展と赤外線望遠鏡の出現によってのみ、科学者たちは銀河系がどのように機能するかを理解することができました。 しかし、多くの詳細は今日まで不明のままです。 天の川銀河の星の数さえかなり大まかに見積もられています。 最新の電子参考書では、星の数が 1,000 億から 3,000 億個と記載されています。

少し前まで、私たちの銀河系には4本の大きな腕があると信じられていました。 しかし2008年、ウィスコンシン大学の天文学者らは、スピッツァー宇宙望遠鏡で撮影された約80万枚の赤外線画像を処理した結果を発表した。 彼らの分析により、天の川には腕が 2 本しかないことが分かりました。 他の枝は細い側枝だけです。 つまり、天の川銀河は 2 本の腕を持つ渦巻銀河です。 私たちが知っているほとんどの渦巻銀河も腕が 2 本しかないことに注意してください。

「スピッツァー望遠鏡のおかげで、天の川の構造を再考する機会が得られました」とウィスコンシン大学の天文学者ロバート・ベンジャミンはアメリカ天文学協会の会議で講演した。 – 私たちは何世紀も前の先駆者たちと同じように、銀河を旅しながら銀河についての理解を深めています。 地球へ、地球がどのように見えるかについてのこれまでの考えを明確にし、再考しました。」

20 世紀の 90 年代初頭以来、赤外線範囲で行われた観測により、天の川の構造に関する知識がますます変化してきました。赤外線望遠鏡を使用すると、ガスや塵の雲を通して見ることができ、従来の望遠鏡ではアクセスできなかったものを見ることができるからです。 。

2004年 - 私たちの銀河系の年齢は136億年と推定されました。 それはすぐ後に起こりました。 最初は、主に水素とヘリウムを含む拡散ガスの泡でした。 時間が経つにつれて、それは現在私たちが住んでいる巨大な渦巻銀河に変わりました。

一般的な特性

しかし、私たちの銀河系の進化はどのように進んだのでしょうか? それはどのようにして形成されましたか?ゆっくりと、あるいは逆に非常に早く形成されましたか? どのようにして重元素が飽和したのでしょうか？ 天の川の形とその様子 化学組成? これらの質問に対する詳細な答えは科学者によってまだ与えられていません。

私たちの銀河系の広がりは約10万光年、銀河円盤の平均厚さは約3,000光年（凸部であるバルジの厚さは1万6,000光年に達します）です。 しかし、2008年、オーストラリアの天文学者ブライアン・ゲンスラーは、パルサーの観測結果を分析した後、銀河円盤の厚さはおそらく一般に考えられている厚さの2倍であると示唆した。

私たちの銀河は宇宙の基準から見て大きいのでしょうか、それとも小さいのでしょうか? 比較すると、私たちに最も近い大きな銀河であるアンドロメダ大星雲の直径は約 150,000 光年です。

2008年末、研究者らは電波天文学の手法を用いて、天の川がこれまで考えられていたよりも速く回転していることを証明した。 この指標から判断すると、その質量は一般に考えられている質量の約1.5倍です。 さまざまな推定によると、それは 1.0 兆から 1.9 兆太陽質量まで変化します。 もう一度比較しますが、アンドロメダ星雲の質量は少なくとも 1.2 兆太陽質量と推定されています。

銀河の構造

ブラックホール

したがって、天の川の大きさはアンドロメダ星雲に劣りません。 スミソニアン天体物理学センターの天文学者マーク・リード氏は、「私たちの銀河をアンドロメダ星雲の妹と考えるのはもはややめるべきだ」と述べた。 ハーバード大学。 同時に、私たちの銀河の質量が予想よりも大きいため、その重力も大きくなり、私たちの近くにある他の銀河と衝突する可能性が高まることを意味します。

私たちの銀河系は、直径 165,000 光年に達する球形のハローに囲まれています。 天文学者はハローを「銀河の大気」と呼ぶことがあります。 約 150 個の球状星団と少数の古代の星が含まれています。 ハロー空間の残りの部分は、希ガスと暗黒物質で満たされています。 後者の質量は太陽質量約 1 兆倍と推定されています。

天の川の渦巻状の腕には、 大量の水素。 ここはスターが生まれ続ける場所です。 時間が経つにつれて、若い星は銀河の腕から離れ、銀河円盤の中に「移動」します。 しかし、最も大きくて明るい星は十分に長く生きられないため、生まれた場所から離れる時間がありません。 私たちの銀河系の腕がこれほど明るく輝くのは偶然ではありません。 天の川銀河の大部分は、それほど大きくない小さな星で構成されています。

天の川の中心部はいて座にあります。 この地域は暗いガスと塵の雲に囲まれており、その後ろには何も見えません。 1950 年代になって初めて、科学者たちは電波天文学を使用して、そこにあるものを徐々に識別できるようになりました。 銀河のこの部分では、射手座 A と呼ばれる強力な電波源が発見されました。観測が示しているように、ここには太陽の質量の数百万倍を超える質量が集中しています。 この事実に対する最も受け入れられる説明は 1 つだけです。それは、私たちの銀河系の中心に位置しているということです。

現在、何らかの理由で彼女は自分のために休暇を取っており、特に活動的ではありません。 ここの物質の流れは非常に悪いです。 おそらく時間が経てば、ブラックホールは食欲を持つようになるでしょう。 その後、再び周囲のガスと塵のベールを吸収し始め、天の川銀河が活動銀河のリストに加わります。 その前に、銀河の中心で星が急速に形成され始める可能性があります。 同様のプロセスが定期的に繰り返される可能性があります。

2010年 - アメリカの天文学者は、ガンマ線源を観測するために設計されたフェルミ宇宙望遠鏡を使用して、銀河系に2つの神秘的な構造、つまりガン​​マ線を放出する2つの巨大な泡を発見した。 それぞれの直径は平均 25,000 光年です。 彼らは銀河の中心から北と南の方向に飛び去ります。 おそらく、私たちはかつて銀河の中心にあったブラックホールから放出された粒子の流れについて話しているのでしょう。 他の研究者は、私たちが話しているのは星の誕生の際に爆発したガス雲のことだと信じています。

天の川銀河の周りにはいくつかの矮小銀河があります。 それらの中で最も有名なのは、大マゼラン雲と小マゼラン雲です。 天の川一種の水素橋であり、これらの銀河の背後に伸びる巨大なガスのプルームです。 それはマゼラン流と呼ばれていました。 その範囲は約30万光年です。 私たちの銀河系は、銀河系に最も近い矮小銀河、特に銀河の中心から 5 万光年離れたところにある射手座銀河を絶えず吸収しています。

天の川とアンドロメダ星雲が互いに向かって移動していることを付け加えておきます。 おそらく 30 億年後には、両方の銀河が合体して、より大きな楕円銀河が形成され、すでにミルキーハニーと呼ばれています。

天の川の起源

アンドロメダ星雲

長い間、天の川は徐々に形成されると信じられていました。 1962年 - オリン・エッゲン、ドナルド・リンデンベル、アラン・サンデージは、ELSモデル（彼らの姓の頭文字にちなんで命名）として知られる仮説を提案しました。 それによると、かつて天の川の代わりに均一なガス雲がゆっくりと回転していたという。 それは球に似ており、直径は約30万光年に達し、主に水素とヘリウムで構成されていました。 重力の影響で原始銀河は縮小し、平らになった。 同時に、その回転は著しく加速されました。

ほぼ 20 年間、このモデルは科学者に適していました。 しかし、新たな観測結果は、天の川が理論家が予測したような形で発生することはあり得なかったことを示している。

このモデルによると、最初にハローが形成され、次に銀河円盤が形成されます。 しかし、この円盤には非常に古い星、たとえば年齢が 100 億年以上の赤色巨星アークトゥルスや、同じ年齢の多数の白色矮星も含まれています。

球状星団は、ELS モデルが認めるよりも若い銀河円盤とハローの両方で発見されています。 明らかに、それらは私たちの後期銀河系に吸収されています。

ハロー内の多くの星は、天の川とは異なる方向に回転します。 おそらく彼らも、かつては銀河の外にいたのですが、その後、渦巻きの中をランダムに泳ぐように、この「星の渦」に引き込まれたのでしょう。

1978年 - レナード・サールとロバート・ジンが天の川形成のモデルを提案した。 これを「モデルＳＺ」と命名した。 現在、銀河の歴史は著しく複雑になっています。 少し前まで、天文学者の意見では、その若さは物理学者の意見と同じように単純に、直線的な並進運動であると説明されていました。 何が起こっているかのメカニズムははっきりと目に見えました。均一な雲がありました。 それは均一に広がったガスのみで構成されていました。 その存在によって理論家たちの計算が複雑になることは何もありませんでした。

さて、科学者のビジョンには、1 つの巨大な雲の代わりに、複雑に散在するいくつかの小さな雲が一度に現れました。 彼らの間には星が見えた。 ただし、それらはハロー内にのみ位置していました。 後光の中ではすべてが沸騰し、雲がぶつかり合いました。 ガス塊が混合され、圧縮されました。 時間が経つにつれて、この混合物から銀河円盤が形成されました。 そこに新しいスターが現れ始めました。 しかし、このモデルはその後批判されました。

何がハローと銀河円盤を結びつけているのかを理解することは不可能でした。 この凝縮した円盤とその周囲のまばらな星のエンベロープには、ほとんど共通点がありませんでした。 サールとジンがモデルを作成した後、ハローの回転が遅すぎて銀河円盤を形成できないことが判明した。 化学元素の分布から判断すると、後者は原始銀河ガスから発生したものと考えられます。 最終的に、円盤の角運動量はハローの 10 倍であることが判明しました。

その秘密は、両方のモデルに一粒の真実が含まれていることです。 問題は、それらがあまりにも単純で一方的なことです。 どちらも今では、天の川を創造したのと同じレシピの断片であるように見えます。 エッゲンと彼の同僚はこのレシピの数行を読み、サールとジンは他の数行を読みました。 したがって、私たちの銀河の歴史を再考しようとすると、一度は読んだことがあるおなじみの文章に時々気づきます。

天の川。 コンピュータのモデル

それで、すべてはその後すぐに始まりました ビッグバン。 「今日では、暗黒物質の密度の変動が最初の構造、いわゆるダークハローを引き起こしたということは一般に受け入れられています。 重力のおかげで、これらの構造は崩壊しませんでした」と、銀河誕生の新しいモデルの著者であるドイツの天文学者アンドレアス・ブルケルトは述べています。

暗いハローは、将来の銀河の胚、つまり核になりました。 重力の影響で周囲にガスが蓄積。 ELS モデルで説明されているように、均一な崩壊が発生しました。 ビッグバンからすでに 5 億年から 10 億年後、暗いハローを囲むガスの蓄積は星の「孵化器」になりました。 ここに小さな原始銀河が現れました。 ここでは星が他の場所よりも何百倍も頻繁に誕生したため、最初の球状星団は濃いガス雲の中で発生しました。 原始銀河は互いに衝突し、合体しました。これが、私たちの天の川を含む大きな銀河が形成された方法です。 現在、それは暗黒物質と単一星とその球状星団のハロー、つまり 120 億年以上前の宇宙の遺跡に囲まれています。

原始銀河には非常に重い星がたくさんありました。 それらのほとんどが爆発するまでに数千万年もかかりませんでした。 これらの爆発により、ガス雲は重質の物質で豊かになりました。 化学元素。 したがって、銀河円盤で生まれた星はハローの星と同じではなく、何百倍も多くの金属を含んでいたのです。 さらに、これらの爆発は強力な銀河渦を生成し、ガスを加熱して原始銀河を超えて押し流しました。 ガス塊と暗黒物質の分離が発生しました。 これは銀河形成における最も重要な段階であり、これまでどのモデルでも考慮されていませんでした。

同時に、暗い後光がますます衝突し始めました。 さらに、原始銀河は伸びたり、崩壊したりした。 これらの大惨事は、「青春」の頃から天の川の暈の中に保存されてきた星の連鎖を思い出させます。 それらの場所を研究することによって、その時代に起こった出来事を評価することが可能です。 徐々に、これらの星は広大な球体、つまり私たちが見るハローを形成しました。 冷却されるにつれて、ガス雲が内部に浸透しました。 それらの角運動量は保存されるため、単一点に崩壊せず、回転する円盤を形成しました。 これらすべては120億年以上前に起こりました。 ガスは、ELS モデルで説明されているように圧縮されました。

このとき、天の川の「膨らみ」、つまり楕円体を思わせる中央部分が形成されます。 バルジは非常に古い星で構成されています。 おそらく、ガス雲を長期間保持していた最大の原始銀河の合体中に発生したと考えられる。 その真ん中には、爆発した超新星爆発の残骸である中性子星と小さなブラックホールがありました。 それらは互いに融合し、同時にガス流を吸収しました。 おそらくこれが、現在私たちの銀河系の中心に存在する巨大なブラックホールが誕生した方法かもしれません。

天の川の歴史は、これまで考えられていたよりもはるかに混沌としています。 私たちの故郷の銀河系は、宇宙の基準から見ても印象深いものですが、一連の宇宙災害の後、一連の衝突と合体を経て形成されました。 それらの古代の出来事の痕跡は今日でも見つけることができます。

たとえば、天の川銀河のすべての星が銀河の中心の周りを回っているわけではありません。 おそらく、その存在の何十億年にもわたって、私たちの銀河系は多くの仲間の旅行者を「吸収」してきました。 銀河のハローの 10 番目の星ごとに、年齢は 100 億歳未満です。 その時までに、天の川はすでに形成されていました。 おそらくこれらは、かつて捕らえられた矮小銀河の残骸です。 ジェラルド・ギルモア率いる天文学研究所（ケンブリッジ）の英国科学者グループは、天の川銀河がカリーナ型矮星銀河を40から60個吸収できると計算した。

さらに、天の川は巨大なガスの塊を引き寄せます。 したがって、1958 年にオランダの天文学者は、ハローの中に多くの小さな点があることに気づきました。 実際、それらは主に水素原子からなるガス雲であり、銀河円盤に向かって突進していることが判明した。

私たちの銀河系は今後も食欲を抑えることはないだろう。 おそらく、それは私たちに最も近い矮小銀河、フォルナクス、カリーナ、そしておそらくセクスタンスを吸収し、その後アンドロメダ星雲と合体するでしょう。 この飽くなき「星の人食い人種」である天の川の周囲は、さらに寂れていくだろう。

私たちの太陽系、夜空に見えるすべての星、そしてその他多くの星がシステムを構成しています - 銀河。 宇宙にはそのような系 (銀河) が何百万も存在します。 私たちの銀河、または天の川銀河は、明るい星が棒状に並んだ渦巻銀河です。

それはどういう意味ですか？ 明るい星の橋が銀河の中心から現れ、銀河の真ん中を横切ります。 このような銀河では、渦巻腕は棒の端から始まりますが、通常の渦巻銀河では渦巻腕は中心から直接伸びています。 「天の川銀河のコンピュータモデル」という写真を見てください。

私たちの銀河が「天の川」という名前を付けられた理由に興味があるなら、古代ギリシャの伝説を聞いてください。
全世界を司る空、雷、稲妻の神ゼウスは、死すべき女性から生まれた息子ヘラクレスを不滅にすることを決意しました。 これを行うために、彼はヘラクレスが神の乳を飲むように、眠っている妻ヘラの上に赤ん坊を置きました。 ヘラは目を覚ますと、自分の子供に食事を与えていないことに気づき、子供を彼女から遠ざけました。 女神の胸から飛び散る乳の流れが天の川となった。
もちろん、これは単なる伝説ですが、天の川は空全体に広がるかすかな光の筋として空に見えます。古代の人々によって作成された芸術的なイメージは完全に正当化されます。
私たちが銀河系について話すとき、この単語を大文字で書きます。 他の銀河について話すときは大文字で書きます。

私たちの銀河系の構造

銀河の直径は約 100,000 光年（光が 1 年に移動する距離に等しい長さの単位。1 光年は 9,460,730,472,580,800 メートルに相当します）です。
銀河には 2,000 億から 4,000 億個の星が含まれています。 科学者たちは、銀河の質量の大部分は星や星間ガスではなく、非発光物質に含まれていると信じています。 ハロー暗黒物質から。 ハロー- これは銀河の目に見えない部分であり、球形をしており、目に見える部分を超えて広がっています。 主に希薄な高温ガス、星、暗黒物質で構成されており、銀河の大部分を占めています。 暗黒物質電磁放射を放出したり、電磁放射と相互作用したりしない物質の形態です。 この物質のこの形態の特性により、その直接観察は不可能になります。
銀河の中央部には、と呼ばれる肥厚部があります。 膨らみ。 私たちの銀河を横から見ることができれば、フライパンの中の2つの黄身が下底で折りたたまれているのと同じように、中心にこの厚みが見られるでしょう - 写真を見てください。

銀河の中心部には星が集中しています。 銀河棒の長さは約27,000光年であると考えられています。 このバーは、太陽と銀河の中心を結ぶ線に対して約 44 度の角度で銀河の中心を通過します。 それは主に赤い星で構成されており、それらは非常に古いと考えられています。 ジャンパーはリングで囲まれています。 このリングには銀河の分子状水素の大部分が含まれており、銀河系で星形成が活発な領域です。 アンドロメダ銀河から観察すると、天の川の銀河帯がその明るい部分となるでしょう。
私たちの銀河を含むすべての渦巻銀河は、円盤面に渦巻き腕を持っています。2 本の腕は銀河の内側の棒から始まり、内側には別のペアの腕があります。 これらの腕はその後、銀河の外側の中性水素線で観察される 4 本の腕構造に変化します。

銀河の発見

最初は理論的に発見されました。天文学者たちは、月が地球の周りを公転し、巨大惑星の衛星がシステムを形成していることをすでに知っていました。 地球や他の惑星は太陽の周りを公転しています。 そこで自然な疑問が生じました。太陽もさらに大きなシステムの一部なのでしょうか? この問題に関する最初の体系的な研究は 18 世紀に行われました。 イギリスの天文学者 ウィリアム・ハーシェル。 彼の観察によれば、私たちが観察したすべての星は、銀河の赤道に向かって平らになっている巨大な星系を形成していると推測しました。 長い間宇宙のすべての物体は銀河系の一部であると信じられていましたが、カントは一部の星雲が天の川に似た他の銀河である可能性もあると示唆しました。 カントのこの仮説は、エドウィン ハッブルがいくつかの渦巻星雲までの距離を測定し、その距離のせいで銀河系の一部ではありえないことを示した 1920 年代になってようやく証明されました。

私たちは銀河系のどこにいますか?

私たちの太陽系は、銀河系の円盤の端近くに位置しています。 太陽は他の恒星とともに銀河の中心の周りを秒速220～240kmの速度で回転し、約2億年で1回転します。 したがって、地球が存在する全期間において、銀河の中心の周りを飛行したのは 30 回に過ぎません。
銀河の渦巻き腕は車輪のスポークのように一定の角速度で回転し、星の動きは異なるパターンに従って発生するため、円盤内のほとんどすべての星は渦巻き腕の内側に落ちるか、渦巻き腕から落ちます。 。 星と渦巻き腕の速度が一致する唯一の場所は、いわゆる共回転円であり、太陽はその上にあります。
私たち地球人にとって、これは非常に重要です。なぜなら、スパイラルアーム内で暴力的なプロセスが発生し、すべての生き物に破壊的な強力な放射線を生成するからです。 どんな雰囲気もそれを防ぐことはできません。 しかし、私たちの惑星は銀河系の比較的穏やかな場所に存在しており、これらの宇宙大変動の影響を受けていません。 だからこそ、生命は地球上で生まれ、生き残ることができました。創造主は、私たちのゆりかごとして穏やかな場所を地球に選びました。
私たちの銀河系は 局所銀河群- 天の川銀河、アンドロメダ銀河 (M31)、三角銀河 (M33) など、重力で束縛された銀河のグループ。このグループを写真で見ることができます。