スター諸島:銀河

スター諸島:銀河

アレクシー・レビン
"人気の力学"№11、2011

惑星と星の研究の歴史は何千年もの間、太陽、彗星、小惑星、隕石の何十年にもわたる。しかし星、宇宙ガス、塵粒子の宇宙クラスターに散在する銀河は、1920年代にのみ科学研究の対象となった。

銀河は昔から見られた。鮮明な視力を持つ人は、夜空の光点をミルクの滴のように区別することができます。 10世紀、ペルシャの天文学者Abd-al-Raman al-Sufiは、「The Fixed Stars Book」の中で、現在大型マゼラン雲とM31銀河と呼ばれる2つの類似地点、Andromedaを挙げました。望遠鏡の出現により、天文学者はこれらの物体の多くを、星雲と呼んでいました。英国の天文学者Edmund Halleyが1716年に6つの星雲のみを列挙した場合、フランスの海軍の天文学者Charles Messierによって1784年に発表されたこのカタログにはすでに110個が含まれています – そのうち40個の銀河(M31を含む)。 1802年、ウィリアム・ハーシェルは2500個の星雲のリストを、1864年には息子のジョンが5,000個以上の星雲を持つカタログを出版しました。

これらのオブジェクトの性質は、長い間、理解を逃れていました。18世紀半ば、賢明な精神のある人たちは、天の川のような星系を見ていましたが、その時の望遠鏡はこの仮説をテストする機会を提供しませんでした。一世紀後、各星雲は若い星によって内部から照らされたガス雲であるとの意見が勝った。その後、天文学者は、アンドロメダを含むいくつかの星雲には多くの星が含まれていると確信していましたが、長い間、それらが銀河系内にあるのかそれ以上のところにあるのかははっきりしませんでした。エドウィン・ハッブルは、1923年から1924年にかけて、地球からアンドロメダまでの距離が天の川の直径の3倍(実際には約20倍)であり、メシエのカタログにある別の星雲であるM33も遠く離れていないと判断しました。距離これらの結果は、銀河系の天文学である新しい科学分野の始まりを告げました。

隣人で覗く
私たちの最も近い隣人であるアンドロメダ銀河(M31)は、アマチュア天体観測や写真撮影のための天体として有名です。そして、アマチュアだけでなく、宇宙望遠鏡で作られたM31のマルチスペクトルビュー スピッツァー NASA 銀河の進化 エクスプローラ (ガレックス)。 GALEXのUV目は、アンドロメダの火のような性質を開きます。 )と古い(緑色の点 明るい 黄色の領域 銀河の中心にある星)星。敏感なIR望遠鏡 スピッツァー 別の冷たい面 – 星を形成する領域(図の )、ほこりやガスの雲に覆われた目から隠されています。 パープル 熱い巨大な星が塵に囲まれた冷たい雲と共存する領域が示されています。イメージ:ポピュラーな力学

矮星と巨人

宇宙はさまざまな大きさと異なる質量の銀河で満たされています。その数は非常に大まかに分かっています。 7年前、ハッブル軌道望遠鏡はおよそ1万個の銀河を発見し、月の領域の100倍の大きさの空の南のコンステレーションでスキャンしました。銀河が同じ密度で天球に分布していると仮定すると、観測された空間には2000億個の銀河が存在することがわかります。しかし、この推定値は非常に過小評価されています。

銀河の中には、小人や巨人がいる。権威あるオックスフォードハンドブック 宇宙への仲間 2008年版には、最も小さな銀河には何百万もの星が含まれているといわれています。この情報は既に古くなっています。近年、オースティンのテキサス大学の教授として、近年数百の星でミニ銀河のファミリーが発見されました:「これは、線形寸法が20パッセージ以内にあるいわゆる超小型矮星です。少数の星にもかかわらず、そのような銀河の質量は数百万〜数千万の太陽質量であり、ブラックホールや中性子星にかなりの寄与があると科学者たちは信じていますが、大きな自律星団としての銀河の定義はもう機能しません。銀河系の上部境界には、直径がメガパクセのオーダーの超巨星があり、その星の数は数十億に達する。

フォームと内容

銀河は、形態(すなわち形態)も異なる。一般的に、彼らは3つの主要なクラスに分かれています – 円盤、楕円、不規則(不規則)。これは一般的な分類であり、はるかに詳細です。

円盤状の銀河は、その幾何学的な中心を通る軸を中心に回転する星のパンケーキです。通常、パンケーキの中央ゾーンの両側には、楕円形の膨らみがあります。 膨らむ)。バルジも回転するが、角速度はディスクよりも小さい。スパイラルブランチは、ディスクの面内でしばしば観察され、比較的若い明るい天体で豊富に見られます。しかし、銀河系の円盤があり、そのような星がはるかに小さい螺旋構造はありません。

星のジャンパーバーは、円盤状の銀河の中央領域を切断することができます。ディスク内の空間には、新しい星や惑星系の出発物質であるガスダスト媒体が充填されています。銀河に星とガスの2つの円盤があります。それらは銀河系のハローに囲まれています。希薄な高温ガスと暗黒物質の球状の雲で、銀河の総質量に大きく寄与しています。ハローにはまた、130億年前までの個々の古い星と球状星団(球状クラスター)が含まれています。膨らみと膨らみのないほぼすべての円盤状銀河の中心には、超大型ブラックホールがあります。このタイプの最大の銀河には、それぞれ5,000億個の星が含まれています。

エドウィンハッブルの音叉
1926年、有名なアメリカの天文学者エドウィン・パウエル・ハッブル(Edwin Powell Hubble)は、1936年に近代化した銀河の形態学的分類を提案した。その特徴的な形態のため、この分類はHubble音叉とも呼ばれます。音叉の「脚」には、楕円形の銀河があります。楕円形の銀河です。袖のないレンチキュラー銀河、ジャンパーバーのない螺旋銀河、バーがあります。列挙されたクラスの1つに分類されない銀河は、不規則または不規則と呼ばれます。画像:「化学と人生」

その名前が示すように、楕円銀河は楕円形をしています。それは全体として回転しないので、軸対称性を持たない。大部分が比較的小さい質量と堅い年齢を持つ星は、銀河中心の周りをさまざまな飛行機で周回し、時には個別にはなく、非常に細長い鎖で周回する。楕円銀河の新しい星は、分子状水素(分子状水素)の不足のためにめったに点灯しません。

最大の銀河と最小の銀河の両方が楕円形に属します。宇宙の銀河集団におけるその代表者の総シェアは約20%に過ぎない。これらの銀河(可能な限り小さいものと最も暗いものを除いて)はまた、中央のゾーンにある超大型のブラックホールを隠します。楕円銀河はハローを持っていますが、円盤とは区別されません。

スター再定住

銀河は宇宙空間に分布しており、全く混乱していない。巨大な銀河はしばしば小さな衛星銀河に囲まれている。

銀河団のグループ
人間のように、銀河はグループで一緒に来る。私たちのローカルグループには、約3メガパルクの大きさに近い2つの最大の銀河が含まれています – 銀河とアンドロメダ(M31)、三角形銀河、それらの衛星 – 大小のマゼラン雲、大犬の矮小銀河、ペガサス、キール、セクスタント、フェニックス他の多くのものはすべて約50の数である。ローカルグループは、ローカルVirgoスーパークラスタのメンバーです。イメージ:ポピュラーな力学

私たちの天の川と近隣のアンドロメダは少なくとも14個の衛星を持っており、彼らははるかに多くです。銀河系は、ペア、トリプル、数十の重力関連パートナーからなる大規模なグループで一緒になることが大好きです。より大きい会合、銀河団は数百、数千の銀河を含んでいます(これらのクラスターのうちの最初の銀河はMessierによって発見されました)。時には、特に明るい巨大な銀河がクラスタの中心に観測され、小さな銀河を結合する過程で発生していると考えられています。最後に、銀河団や群、個々の銀河を含むスーパークラスターも存在します。通常、これらは長さが数百メガパスカルの構造です。それらは同じサイズの宇宙の空隙である銀河からほとんど完全に分離されています。スーパークラスターはもはや高次の構造に編成されず、空間の周りにランダムに散在しています。この理由から、数百メガパラクの規模で、私たちの宇宙は均質で等方性です。

その他の銀河はすべて不規則とみなされます。彼らは多くの塵やガスを含み、若い星を積極的に産んでいます。銀河系からの適度な距離では、そのような銀河はほとんどなく、わずか3%しかありません。しかし、ビッグバンから30億年後に光が放出された大きな赤方偏移を持つ物体の中で、そのシェアは急激に増加する。どうやら、第一世代のすべての星系は小さく、輪郭が間違っていて、大きな円盤状や楕円形の銀河はずっと後に現れた。

銀河の誕生

銀河は星のすぐ後に生まれました。ビッグバン後1億5000万年前に最初の枢機卿が誕生したと考えられています。 2011年1月に、ハッブル宇宙望遠鏡からの情報を処理した天文学者のチームは、ビッグバンから480万年後に光が宇宙に入った銀河の可能性のある観測を報告しました。 4月には、別の研究グループが、若い宇宙が約2億年前になっても、おそらく完全に形成された銀河を発見しました。

天の川

太陽は2億〜4,000億個の星からなる非常に普通の螺旋銀河の中心を周回します。

その直径はおよそ28キロパアセクス(90,000光年弱)です。太陽惑星軌道の半径は8.5キロパーク秒であり、星が銀河の外縁に移動するように、銀河中心の周りの完全な回転時間は約250Maです。天の川の膨らみは楕円形で、最近発見された棒が付いています。バルジの中心には、数百万年から10億年以上の異なる年齢の星で満たされたコンパクトなコアがあります。中核の中には、密度の高い塵雲の後ろに、銀河の基準によっては非常に控えめなブラックホールがあります。太陽の質量はわずか370万です。

私たちの島の地図
宇宙望遠鏡の赤外線画像を使って スピッツァー天文学者は天の川をマッピングします。それは、2つの最大の螺旋腕、CentaurusとPerseus Shield、バーで接続され、2つの小さな腕、射手座と広場、ガス雲と星形成領域でいっぱいです。より小さいスリーブでさえ、外側、遠方、および中間の3キロパークのスリーブを含む。私たちの太陽系はオリオンの小さな腕(拍車)にあります。イメージ:ポピュラーな力学

私たちの銀河はダブルスターディスクを誇っています。垂直に500パッセージ以下の内部ディスクのシェアは、すべての若い明るい星を含むディスクゾーンの星の95%を占めます。これは外側のディスクを覆い、より古い星が住む1500パール秒の厚さをカバーする。天の川のガスダストディスクの厚さは3.5キロパーク秒以上である。ディスクの4つの螺旋状の袖 – ガスダスト媒体の密度の増加した領域 – 最も巨大な星のほとんどを含んでいます。
天の川のハローの直径は、ディスクの直径の2倍以上です。彼らは約150個の球状クラスターを発見し、最も古いものの年齢は130億年を超えています。ハローは、塊状の構造の暗黒物質で満たされています。最新のデータによると、ハローの形状はかなり平坦なボールです。銀河の総質量は3兆太陽質量であり、暗黒物質の占める割合は90-95%である。天の川の星の質量は、太陽質量が90〜100億であると推定されています。

星と銀河の誕生の条件は始まる前から起きていた。宇宙が40万年の時代を過ぎると、宇宙のプラズマは中性のヘリウムと水素の混合物に置き換えられました。このガスは依然として熱すぎて分子雲に収縮して星を生み出しませんでした。しかし、それは暗黒物質粒子と共存していました。暗黒物質粒子は、最初は宇宙では全く均一に分布していませんでした。彼らはバリオンガスと相互作用しなかったので、相互の引力の作用の下で、彼らは自由に高密度のゾーンに浮かんだ。宇宙でのビッグバンから数億年後のモデル計算によれば、現在の太陽系の大きさの暗黒物質雲が形成された。彼らは空間の拡大にもかかわらず、より大きな構造に一体化した。だから、暗黒物質の雲の群れがあり、次にこれらの群れの群れがあった。彼らは宇宙ガスに引っ張って、それを濃くして崩壊させる機会を与えました。このようにして、最初の超大質量星が現れ、超新星で急速に爆発し、ブラックホールを残した。これらの爆発は、ヘリウムよりも重い元素で宇宙空間を豊かにし、崩壊するガス雲の冷却に寄与し、それにより、大規模ではない第二世代星の出現を可能にした。そのような星は数十億年前からすでに存在していた可能性があるため、重力に縛られたシステムを(再び暗黒物質の助けを借りて)形成することができました。こうして私たちを含む長命の銀河が生まれました。

ジョン・コルメンディー氏は、「ガラクトジェネシスの多くの詳細は依然として隠されている」と述べている。特に、これはブラックホールの役割を指しており、その質量は数万個の太陽質量から絶対記録まで、太陽から5350万光年に位置する楕円銀河M87の芯からの穴。楕円銀河の中心にある穴は、通常、古い星からなる隆起に囲まれている。ブラックホールのAlgy質量は、典型的には、バルジの質量よりも小さい大きさの3桁である – ..その人が存在する場合、もちろん、このパターンは、太陽質量の十億に数百万の穴質量を覆う、観察によって確認されます」。

Kormendi教授によると、銀河のブラックホールは2つの方法で質量を増やします。本格的な膨らみに囲まれた穴は、銀河の外側の帯から膨らむガスの吸収のために成長する。銀河が合体している間、このガスの流入の強度は急激に増加し、それによってクエーサーの発生が開始される。その結果、バルジとホールが並行して進化し、質量の相関関係が説明されます(他の未知のメカニズムが機能するかもしれませんが)。

別のものは、不一致の銀河や擬似大銀河です。彼らの穴の大部分は通常10を超えない4-106 太陽質量Kormendi教授によれば、彼らは穴の近くで起こるランダムなプロセスのためにガスによって供給され、銀河全体には及ばない。そのような穴は銀河やその偽の崩壊の進化にかかわらず成長し、それが彼らの質量の間に相関の欠如の理由です。

成長する銀河

銀河は大きさと質量の両方を増やすことができます。 「最近の宇宙論の時代よりはるかに過去に銀河がこれをはるかに効率よく行った」とカリフォルニア大学サンタクルーズ校の天文学・天体物理学教授Garth Illingworthは説明している。「新しい星の誕生率は恒星物質の単位質量最初の銀河が形成された時、この数字は非常に小さく、急速に成長したが、限り、宇宙は20億の下にあるように拡張すること。。もう30億年。長年にわたりそれは比較的一定であったが、それは時間に比例してほぼ減少し始め、この日まで減少が続いている。だから、7〜8億年前、平均的な星形成率は現代の星形成率よりも10〜20倍高かった。ほとんどの観測可能な銀河は、その遠い時代にすでに完全に形成されています。

天の川の袖に縫いつけ

この図では、異なる時点における進化の結果 – 初期構成(a)、0.9(b), 1,8 (c)と26億5000万年(d)。モデルの計算によれば、SagDEGとの衝突の結果として、天の川のバーと渦巻きの腕が形成されていた可能性があります。SagDEGは当初、50〜100億の太陽質量を引き出しました。それは二度、私たちの銀河の円盤を通り、その物質の一部(普通でも暗いものでも)を失い、その構造の摂動を引き起こしました。 SagDEGの現在の質量は、太陽質量の数千万を超えておらず、次の衝突は、それが最後である可能性が高い。イメージ:ポピュラーな力学

ピッツバーグ大学、カリフォルニア大学アーバイン校、フロリダ大学アトランティック大学の研究者らは、射手座での銀河と矮星楕円銀河の衝突の状況をモデル化した(射手座矮星楕円銀河、SagDEG)。彼らは衝突の2つの変形を分析しました – 光(3×1010 太陽の大衆)と重い(1011 太陽の質量)SagDEG。図(下)は、左から右に、27億年の銀河の進化の結果を示しており、矮星銀河との相互作用や、軽くて重いSagDEG変異体との相互作用はありません。

一般的に、この傾向は明らかです。銀河は2つの主な方法で成長する。最初に、彼らは星の形成のために新鮮な材料を得て、周囲の空間からガスと塵を引き出します。ビッグバン後の数十億年の間、このメカニズムは適切に働いた。その後、埋蔵量が枯渇したとき、星の出生率は低下した。しかし、銀河は、衝突と融合によってそれを増やす機会を見つけました。しかし、このオプションを実現するためには、衝突する銀河には星間水素の供給が必要です。大規模な楕円銀河は、それがほとんどなくなって、合併は助けにはなりませんが、円盤と間違ったところで働きます。

衝突のためのコース

2つのおおよそ似た円盤型銀河が合体したときにどうなるかを見てみましょう。彼らの星はほとんど決して衝突しません – それらの間の距離は大きすぎます。しかし、各銀河のガス円板は隣人の誘引による潮汐力を感じる。円盤のバリオン物質は、角運動量の一部を失い、星形成速度の爆発的な成長のために条件が生じる銀河の中心にシフトする。この物質の一部はブラックホールによって吸収され、これも質量が増えています。銀河合併の最終段階では、ブラックホールが合体し、両銀河の星の円盤が元の構造を失い、空間に分散します。その結果、1つの楕円形が1対の螺旋銀河から形成される。しかしこれは完全な描写ではありません。若い明るい星の放射は、新生銀河から水素の一部を吹き飛ばすことができます。同時に、ブラックホールへのガスの積極的な積み上げは、銀河系全体のガスを温めて新しい星の形成を妨げる巨大なエネルギーの粒子の宇宙噴流に撃つことが時折最後まで必要です。銀河は徐々に沈みました。

不等な口径の銀河は、異なって衝突する。大きな銀河は矮星を(一度にまたは数段階で)吸収することができ、同時にそれ自身の構造を保存することができる。この銀河の共食いは星形成を刺激することもあります。矮小銀河は完全に崩壊し、銀河系と近隣のアンドロメダの両方で観測される星の連鎖と宇宙ガスの噴流を残します。衝突する銀河の1つが他の銀河より優れていない場合、さらに興味深い効果が可能です。

超望遠鏡を待っている

銀河の天文学はほぼ90周年まで生き残った。彼女は一から始めて、多くを達成しました。しかし、未解決の問題の数は非常に多い。だから、最初の銀河がいつ、どのように形成されたか、そしてどのようにディスク構造を持つ銀河が形成されているかは、誰も知らない。 「科学者たちは、2018年に打ち上げ予定のジェームズ・ウェッブ赤外線軌道望遠鏡から多くを期待しています」とガース・イルリンワース氏は述べています。行われます。


Like this post? Please share to your friends:
コメントを残す

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: