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アンドロメダ銀河ハローの「真の大きさ」が巨大すぎてヤバイ…

宇宙ヤバイchキャベチ

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どうも!宇宙ヤバイch中の人のキャベチです。

今回は「アンドロメダ銀河の想像を絶する本当の巨大さ」というテーマで動画をお送りしていきます。

●アンドロメダ銀河の大きさの一般的なイメージ

Credit:David (Deddy) Dayag
Credit:David (Deddy) Dayag

アンドロメダ銀河は太陽のような恒星が数千億単位で集まった超巨大な星の集団で、その直径は実に20万光年以上にもなります。

天の川銀河の直径が約10万光年なので、それの2倍も大きいんですね!

20万光年と簡単に言いますが、これは1秒間で30万進み地球を7.5周してしまうほど速い光ですら20万年間かけてようやく進める距離です。

Credit:NASA/JPL
Credit:NASA/JPL

現在地球から最も遠くにある人工物ボイジャー1号は今でも地球から秒速17kmという途方もない速度で太陽系から離れて行っていますが、それでも1光年の距離まで到達するにはなんと今から1万~2万年かかってしまいます…

1光年というだけで現在の人類では到達できない超遠方の世界なのに、それの20万倍の直径を持つアンドロメダ銀河の大きさはすでに想像を絶していますね。

天の川銀河やアンドロメダ銀河を中心として近所にある40-50個程度の銀河たちは、局部銀河群(ローカルグループ)という銀河の集団に属しています。

そんなローカルグループの中でアンドロメダ銀河は1番大きいんですね!(2位は銀河系)

これだけ巨大なために、アンドロメダ銀河は地球から遥か250万光年も彼方にあるにもかかわらず、なんと地球から見たディスクの大きさは満月や太陽の5-6倍程度にもなっています!

●ハローはもっと巨大

Credit:Left: NASA/JPL-Caltech;right: ESA; layout: ESA/ATG medialab
Credit:Left: NASA/JPL-Caltech;right: ESA; layout: ESA/ATG medialab

ですが実は、アンドロメダ銀河全体の大きさは、恐らくさらに想像以上に巨大です。

一般的に銀河の構造には中心部の明るい「バルジ」やその周囲の「ディスク」の他に、それ等を取り囲む「ハロー」という構造があります。

ハローはバルジやディスクほど高密度ではないものの、無数の星々が集まって銀河の周囲を公転することで構成されています。

その総質量はバルジやディスクの本体にも匹敵するそうです!

ですがハローは非常に希薄なガスであるため、地球から直接その姿を捉えることは難しいです。

そこで研究者たちは地球から見てアンドロメダ銀河に近い方向にある、超遠方の非常に明るい天体「クェーサー」に着目しました。

Credit:NASA, ESA, and N. Lehner(University of Notre Dame)
Credit:NASA, ESA, and N. Lehner(University of Notre Dame)

クェーサーは地球から数十億光年、遠いものだと100億光年以上彼方にある、尋常ではなく明るい銀河の核です。

その明るさの正体は、極めて活発な銀河中心のブラックホールの周囲にある降着円盤であると考えられています。

地球から距離がある遥か過去の宇宙にクェーサーがたくさん存在しているのは、銀河中心のブラックホールの周辺に、まだ物質がたくさん残っているからです。

クェーサーの超大質量ブラックホールの降着円盤は、その銀河に属する何億、何兆という単位の星々全ての明るさの合計よりも、何百倍も明るく輝いたりするほど途方もなく明るいため、遥か遠い地球でもその存在を観測できます。

クェーサーから地球に向けて放たれた様々な波長の光が、その道中でアンドロメダ銀河のハローを通過していた場合、一部の波長を持った光がハローのガスに吸収されます。

そのため地球に届いたクェーサーの光を分析すれば、途中でアンドロメダ銀河のハローを通過してきたのかどうか、つまりクェーサーの方向にはアンドロメダ銀河のハローが存在しているのか否かが理解できる、というわけです。

Credit: NASA, ESA, J. DePasquale andE. Wheatley (STScI) and Z. Levay
Credit: NASA, ESA, J. DePasquale andE. Wheatley (STScI) and Z. Levay

このような分析の結果、アンドロメダ銀河のハローの直径はなんと260万光年にもなるそうで、もしもハロー全体が見えるとすると、地球から見るとこのように見えるそうです。

満月の5倍以上大きいはずの中心のディスクですら小さく見えることから、改めてハローまで含めたアンドロメダ銀河がいかに巨大なのかがわかります!

さらに、クェーサーから届いた光を分析した結果、より詳細なアンドロメダ銀河のハローの性質まで明らかになりました。

アンドロメダ銀河のハローは内側の層と外側の層に分かれており、それぞれの層で性質が異なるようです。

内側の層はアンドロメダ銀河から50万光年ほどの距離まで広がっていて、アンドロメダ銀河のディスク内で起きた超新星爆発によって放出された、星の内部で生成された重元素が、ハローの内殻にも豊富に含まれていました。

天の川銀河とアンドロメダ銀河は、今から45億年後に衝突し始め、70億年後には完全に合体して「ミルコメダ銀河」もしくは「ミルクドロメダ銀河」という名前の一つの巨大な銀河になると考えられています。

ですがアンドロメダ銀河同様に天の川銀河も中心から約100万光年先までハローが広がっていると考えられているので、実はすでに銀河ハロー同士の衝突は始まっているのではないかとも言われています。

銀河ハローにはダークマターが豊富に含まれていると考えられていたり、まだまだ謎が多い領域ですが、今後さらにこのような研究が進み、ハローの性質が解明されていくのに期待しましょう。

https://hubblesite.org/contents/news-releases/2020/news-2020-46
https://hubblesite.org/contents/media/images/2020/46/4735-Image?news=true
サムネイルCredit: NASA, ESA, J. DePasquale and E. Wheatley (STScI) and Z. Levay

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