暗い夜空を眺めていると、四方八方に星が散らばっているのが見えますね。 8166>

しかし、特に暗いところにいると、空にかすかな光の帯が見えます。 8166>

イタリアの科学者ガリレオ・ガリレイが初めてこれを行い、2000年以上前から信じられていた、ギリシャ語のgalaxías kýklosから「天の川」と呼ばれていた帯が、無数の遠い星からできていることを確認したのです。

この「円盤」に沿って見ると、たくさんの星が見えますが、円盤から離れると少なくなるので、太陽系は平らになった星の塊の中にあるという考えが生まれ始めました。 人々は、天の川が宇宙のすべてであると信じていたのです。 しかし、ドイツの哲学者カントは、天の川は我々の宇宙であり、星雲は我々の宇宙から遠く離れた「島宇宙」であると提唱したのである。

この時点では、このような考えは単なる推測にすぎませんでしたが、カメラと大型望遠鏡の登場により、天文学者はわずか100年前に、今日島宇宙と呼ばれている我々の銀河系は、互いに周回し、重力によって結合した、一見無限の星の塊のうちの一つに過ぎないことを理解したのです。

銀河内の星と星の間の距離が通常数光年であるのに対し、銀河間の距離は数百万光年で測定されます。 銀河の間には基本的に何もなく、1立方メートルに1個程度の原子しかありません。

最も小さい銀河でも数百万の星があり、大きいものは数兆個にもなります。

今回は、銀河とは何か、何からできているか、どのような種類があるのかについて説明します。 銀河は何からできているのか」

銀河の構成要素としては、星、ガス、塵、超巨大ブラックホール、暗黒物質、そしておそらく惑星と、5つか6つが指摘できる。 星は長くは生きるが、永遠ではない。 燃料を使い果たして死ぬと、白色矮星、中性子星、あるいはブラックホールを残す。

しかし、一般に銀河を見ることができるのは星であるが、実は銀河の総質量のほんの一部を占めるに過ぎないのである。

星はガスでできていますが、星と星の間、いわゆる星間物質にも大量のガスが存在しています。

小さな銀河では、星間物質が星のガスと同じくらいあることもありますが、その割合は銀河が大きくなるにつれて少なくなります。 ある領域は拡散しており、数百万度という非常に高温である。 これらの領域では、ガスはイオン化しており、ほとんどの原子は高温のために1個以上の電子がはぎ取られていることを意味する。

他の領域は高密度で低温、約1万度である。

高温のガスほど圧力が高くなり、膨張します（熱気球が上昇するのと同じメカニズムです）。

逆に、ガスがかなり冷えると（100度ケルビン、または-170℃程度）、非常に高密度で冷たい分子雲が形成されます。 ここで新しい星が生まれるのです！

ビッグバンでは、実質的に水素とヘリウムの原子だけが作られましたが、これについては「ビッグバン-目撃者の証言」という記事で詳しく書きました。

しかし、星が燃え尽きて死ぬと、ガスの一部が星間空間に戻され、今度はより重い元素（天文学者は愛情を込めてこれらをすべて「金属」と一般化していますが、化学者にとっては不和に聞こえるかもしれません）で汚染されます。

現在、全ガスの約2％が金属に変わり、そのうちの約3分の1が塵としてまとまっています。 この画像は、銀河の構成要素の一部を示しています。 星と星の間にガスが存在しています。 望遠鏡では、二重イオン化した酸素（シアン色）を強調するフィルターを使いました。 ワシ」そのものは、冷たい塵のような分子雲である。 暗黒物質もありますが、これだけガスが凝縮していると、暗黒物質よりも完全に優位に立ち、ちなみに暗黒物質は目に見えないので気にしないでください。 この画像は、銀河の構成要素の一部を示しています。 星と星の間にガスが存在しています。 望遠鏡では、二重イオン化した酸素（シアン色）を強調するフィルターを使いました。 ワシ」そのものは、冷たい塵のような分子雲である。 2487>

Planets – aignigible fraction of the galaxy

星が生まれると、その周りにガスと塵の円盤が形成されます。

質量収支の中で、惑星が果たす役割は非常に小さいのですが、生命が存在するためにはおそらく必要なので、それでも非常に興味深い存在です。 8166>

超巨大ブラックホールと暗黒物質

ほとんどの銀河の中心には、「超巨大ブラックホール」が存在します。 これらのブラックホールは、太陽の質量の何百万倍、何十億倍もの重さがあります（天文学では、すべてが巨大なので、グラムやキログラムでものを測ることは現実的ではありません。）

重力的には、銀河の他の部分と比べると、その貢献度はかなり小さいのですが、しばらくの間、黒は「活動銀河核」、つまりクエーサーを生成し、銀河の物質のかなりの部分を銀河から吹き飛ばしてしまうことがあるのです。

時には、これらのクエーサーは、新しい星の形成を鎮めるほど銀河のガスを退避させることがあります。

しかし、私たちがこれまでに聞いてきたものは、全質量の約1/6を占めるにすぎません。 銀河の質量の大部分は、実際にはまったく別のもの、つまり暗黒物質である。

暗黒物質は「通常の」物質とは異なり、重力的な相互作用しかしない。 つまり、電磁力や核力の影響を受けず、作用もしないので、光を発することができず、他のものと衝突することもできません。

まさに光を発しないからこそ、暗黒物質と呼んでいるのです。

このように、私たちが銀河として見ているものは、実際には銀河のごく一部に過ぎないのです。

Giants of the Universe: 楕円銀河

楕円銀河は、たくさんの小さな（原始）銀河が合体してできたものだと考えられています。 このような衝突の際に、まず星形成率が急激に高まり、1つまたはいくつかの「スターバースト」が見られます。

激しい星形成は、ガスの大部分を一度に使い果たしてしまうこともあります。 衝突そのものはもちろん、恒星風や超新星爆発で残りのガスが吹き飛ばされ、新しい星の形成が難しくなる。 そのため、古い星だけが残り、古い星は赤橙色なので、ほとんどの楕円銀河はこの色をしています。

このように、いわゆるクエンチングによって、赤くて「死んだ」銀河が残ります。 8166>

… そして、他の種類の銀河もあります

特に小さな銀河の中には、楕円でも円盤でもない全く違う形をしている銀河があります。 8166>

不規則な形をしているのは、他の銀河と衝突したり、衝突しそうになったりしたことが原因であることが多いです。 8166>

もうひとつのタイプは、楕円と渦巻きの中間のようなレンズ状銀河で、渦巻きの構造もありますが、はっきりとした楕円のハローがあります。 そのため、ほとんどの銀河は矮小銀河で、さらに矮小渦巻銀河、矮小楕円銀河、矮小不規則銀河、矮小球状銀河に分類されます。

リング銀河は渦巻銀河と同様にバルジを持ち、より大きな恒星環構造を持つ銀河です。

最近、天文学者はこの奇妙な銀河のうち、これまでで最も遠い銀河を発見し、110億年前に宇宙の「ヒットアンドラン」が行われたことを証明しました。 1）不規則銀河NGC1427A。 2)フォルナックス矮小球状銀河。 3)レンズ状のソンブレロ銀河。 4)環状銀河のホークの天体

そもそもこの謎めいた星、ガス、塵、暗黒物質の塊がどのように作られたのかについては、もっと長い話になりますが、この ScienceNordic の続報で読むことができます。

Videnskab.dk の Forskerzonen でデンマーク版を読むことができます。 8166>

Peter Laursen氏のプロフィール（コペンハーゲン大学ニールス・ボーア研究所）

Peter Laursen氏のホームページ

‘The Evolving Interstellar Medium of Star-forming Galaxies since z = 2 as Probed by Their Infrared Spectral Energy Distributions’, The Astrophysical Journal (2012), DOI: 10.The Astrophysical Journal (2012), DOI: 10.1088/0004-637X/760/1/6

「z = 0から6までの銀河における塵とガス、塵と金属の比」、Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2019), DOI: 10.0.1093/mnras/stz2684

‘Galaxy Zoo: unwinding the winding problem – observation of spiral bulge prominence and arm pitch angles suggest local spiral galaxies are winding’, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2019), DOI: 10.10.1093/mnras/stz1153

「M51における恒星質量の追跡」、アストロフィジカルジャーナル (1993), DOI: 10.1086/173376

「若い宇宙の巨大銀河の巨大リング」、ネイチャーアストロノミ（2020）、DOI: 10.1038/s41550-020-1102-7