銀河

V

銀河の分布

銀河は宇宙空間で孤立しているのではなく、小さな、あるいは中くらいの大きさのグループの一員であることが多い。そのグループはさらに大きな銀河団を構成している。銀河系は、約20個の銀河からなる局部銀河群の一員である。局部銀河群の中では銀河系とアンドロメダ銀河がもっとも大きく、それぞれに数千億個から1兆個もの星がふくまれている。大・小マゼラン雲は近くにある衛星銀河で、どちらも小さくて暗く、約1億個の星しかふくまれていない。

もっとも近くにある銀河団はおとめ座銀河団で、いろいろなタイプの何千という銀河がふくまれている。局部銀河群は銀河団の端にあるが、この銀河団にふくまれる銀河はすべて同一の方向に動いている。その原因は、天の川と重なっているために見ることのできない超銀河団であるかもしれない。3億光年にもひろがる超銀河団の存在が知られており、一部の宇宙論の研究者は、超銀河団のかわりに、時空の構造にみられる1次元のきず、宇宙「ひも」が原因であるという説を提唱している。

銀河団と超銀河団は宇宙の中に一様に分布しているわけではない。何万という銀河がふくまれる超銀河団は、長いひものような、レースのようなフィラメントの形をして、大きな超空洞(ボイド)の周りをとりかこんでいる。1989年に発見されたグレートウォールは、5億光年以上にものびている。宇宙論の研究者は、光を放射も反射もしない暗黒物質が重力場を形成するのに必要な質量をもっていて、グレートウォールのような宇宙の異質な構造を生みだしている、と考えている。

観測可能なもっとも遠くの銀河は、写真乾板に写った外見から「青いけば」とよばれる、暗く青い天体である。この像は、一見何もない領域に望遠鏡をむけ、電荷結合素子(CCD)を使ってひじょうにかすかな光をあつめ、コンピューターの助けをかりて画像処理することでえられたものである。「青いけば」は光速の88%の速さで地球から遠ざかっているので、宇宙が誕生してから約20億年後に形成された銀河かもしれない。

VI

渦巻銀河の回転

銀河の中心の周りをまわっている星とガス雲は、公転周期が1億年以上である。銀河のスペクトル線を測定することで、これらの運動の研究がおこなわれている。渦巻銀河の中では星は円軌道を動き、中心からの距離が増大するにつれて速度もましている。渦巻円盤の端では、中心から15万光年の距離で秒速300kmの速度が測定された。

距離がますにつれて速度もますというのは、太陽からの距離がますにつれて速度が減少するという太陽系内の惑星の運動とことなっている。このちがいは、この銀河の質量が、太陽系の質量のように中心に集中していないことをしめしている。銀河の質量のかなりの部分が銀河中心から遠く離れたところにあるが、この質量はほとんど光を放っていないので、重力によってしか検出できない。こうして、宇宙の質量の多くが、星としてみえる以外にも存在する、ということがわかってきた。しかしその正確な性質は今のところはわかっていない。

VII

銀河からの放射

銀河についての知識は光学的な観測がもとになっている。個々の星の組成と運動に関する知識も、可視光領域でのスペクトル研究によるものである。銀河の渦巻腕にふくまれる水素ガスは電波を放射しているので、銀河の構造に関する詳細の多くは電波領域での研究からえられたものである。たとえば銀河の核や渦巻腕にふくまれるあたたかいちりは赤外線を放射しているし、一部の銀河は可視光領域でもっとも強くエネルギーを放射している。

最近のX線観測で、銀河のハローには何百万°Cという熱いガスがふくまれていることが確認された。X線放射はまた、球状星団、超新星の残骸、銀河団にふくまれる熱いガスなど、さまざまな天体で観測されている。紫外線領域での観測もまた、ハロー内のガスの特性や、若い星の進化のようすなどを明らかにしてくれる。