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第25章天の川銀河The Milky Way Galaxy

25.1 The Architecture of the Galaxy25.1 天の川銀河の構造

Learning Objectives学習の目標

By the end of this section, you will be able to:

この節を読み終えると、次のことができるようになる。

  • Explain why William and Caroline Herschel concluded that the Milky Way has a flattened structure centered on the Sun and solar system

    ウィリアム・ハーシェルとカロライン・ハーシェルが、天の川銀河は太陽と太陽系を中心とする平たい構造だと結論した理由を説明する。

  • Describe the challenges of determining the Galaxy’s structure from our vantage point within it

    天の川銀河の内側という私たちの観測位置から、その構造を明らかにする難しさを説明する。

  • Identify the main components of the Galaxy

    天の川銀河の主要な構成要素を挙げる。

The Milky Way Galaxy surrounds us, and you might think it is easy to study because it is so close. However, the very fact that we are embedded within it presents a difficult challenge. Suppose you were given the task of mapping New York City. You could do a much better job from a helicopter flying over the city than you could if you were standing in Times Square. Similarly, it would be easier to map our Galaxy if we could only get a little way outside it, but instead we are trapped inside and way out in its suburbs—far from the galactic equivalent of Times Square.

英語のヒント

天の川銀河は私たちを取り囲んでいるので、これほど近ければ調べやすいと思うかもしれない。しかし、その中に埋め込まれているという事実そのものが、難しい問題を生む。ニューヨーク市の地図を作る仕事を任されたとしよう。タイムズスクエアに立っているより、街の上を飛ぶヘリコプターからのほうが、ずっとうまく地図を作れるだろう。同じように、天の川銀河の外へ少しでも出られれば、地図作りは楽になるはずだ。ところが私たちはその内側、それもタイムズスクエアに相当する銀河の中心からはるかに離れた、郊外の奥に閉じ込められている。

Herschel Measures the Galaxyハーシェルが天の川銀河を測る

In 1785, William Herschel (Figure 25.2) made the first important discovery about the architecture of the Milky Way Galaxy. Using a large reflecting telescope that he had built, William and his sister Caroline counted stars in different directions of the sky. They found that most of the stars they could see lay in a flattened structure encircling the sky, and that the numbers of stars were about the same in any direction around this structure. Herschel therefore concluded that the stellar system to which the Sun belongs has the shape of a disk or wheel (he might have called it a Frisbee except Frisbees hadn’t been invented yet), and that the Sun must be near the hub of the wheel (Figure 25.3).

英語のヒント

1785年、ウィリアム・ハーシェル(図25.2)は天の川銀河の構造について、最初の重要な発見をした。自作の大きな反射望遠鏡を使い、妹のカロラインとともに、空のさまざまな方向の星を数えた。すると、見える星の大部分は空を一周する平たい構造の中にあり、その構造に沿ってどの方向を見ても星の数はほぼ同じだと分かった。そこでハーシェルは、太陽の属する星の集団は円盤や車輪の形をしており、太陽はその車輪の中心近くにあるはずだと結論した(図25.3)。フリスビーがすでに発明されていれば、彼はそう呼んだかもしれない。

William Herschel (1738–1822) and Caroline Herschel (1750–1848).ウィリアム・ハーシェル(1738〜1822年)とカロライン・ハーシェル(1750〜1848年)

望遠鏡の鏡を磨いているウィリアム・ハーシェルとカロライン・ハーシェルを描いた絵。

credit: modification of work by the Wellcome Library · CC BY 4.0

Figure 25.2 William Herschel was a German musician who emigrated to England and took up astronomy in his spare time. He discovered the planet Uranus, built several large telescopes, and made measurements of the Sun’s place in the Galaxy, the Sun’s motion through space, and the comparative brightnesses of stars. This painting shows William and his sister Caroline polishing a telescope lens. (credit: modification of work by the Wellcome Library)

英語のヒント

図25.2 ウィリアム・ハーシェルはドイツ出身の音楽家で、イングランドへ移住し、余暇に天文学を始めた。天王星を発見し、いくつもの大型望遠鏡を製作して、銀河内での太陽の位置、宇宙空間を通る太陽の運動、星々の明るさの比較を測定した。この絵はウィリアムと妹のカロラインが望遠鏡のレンズを磨く様子を描いている。(クレジット:Wellcome Libraryの作品を改変)

To understand why Herschel reached this conclusion, imagine that you are a member of a band standing in formation during halftime at a football game. If you count the band members you see in different directions and get about the same number each time, you can conclude that the band has arranged itself in a circular pattern with you at the center. Since you see no band members above you or underground, you know that the circle made by the band is much flatter than it is wide.

英語のヒント

ハーシェルがこの結論に達した理由を理解するために、フットボールの試合のハーフタイムに、隊列を組んで立つ楽団の一員になったと想像しよう。さまざまな方向に見える楽団員を数えて、毎回ほぼ同じ人数なら、楽団は自分を中心とする円形に並んでいると結論できる。自分の頭上や地面の下には楽団員が見えないので、その円は、横の広がりに比べて厚みがずっと小さいとも分かる。

Herschel’s Diagram of the Milky Way.ハーシェルが描いた天の川銀河

ハーシェルによる天の川銀河の図。細長く不規則な形をした銀河の図の、中央より右に太陽が示されている。

OpenStax / Rice University · CC BY 4.0

Figure 25.3 Herschel constructed this cross section of the Galaxy by counting stars in various directions.

図25.3 ハーシェルは、さまざまな方向の星を数えて、銀河のこの断面図を作った。

We now know that Herschel was right about the shape of our system, but wrong about where the Sun lies within the disk. As we saw in Between the Stars: Gas and Dust in Space, we live in a dusty Galaxy. Because interstellar dust absorbs the light from stars, Herschel could see only those stars within about 6000 light-years of the Sun. Today we know that this is a very small section of the entire 100,000-light-year-diameter disk of stars that makes up the Galaxy.

英語のヒント

現在では、ハーシェルは星の集団の形については正しかったが、その円盤のどこに太陽があるかについては間違っていたと分かっている。「星と星の間――宇宙のガスと塵」で見たように、私たちは塵の多い銀河に住んでいる。星間塵が星の光を吸収するため、ハーシェルが見ることができたのは、太陽からおよそ6000光年以内の星だけだった。これは、天の川銀河を形作る直径10万光年の星の円盤全体に比べれば、ごく小さな部分にすぎない。