第25章天の川銀河The Milky Way Galaxy
Key Concepts and Summary重要事項のまとめ
The Galaxy began forming a little more than 13 billion years ago. Models suggest that the stars in the halo and globular clusters formed first, while the Galaxy was spherical. The gas, somewhat enriched in heavy elements by the first generation of stars, then collapsed from a spherical distribution to a rotating disk-shaped distribution. Stars are still forming today from the gas and dust that remain in the disk. Star formation occurs most rapidly in the spiral arms, where the density of interstellar matter is highest. The Galaxy captured (and still is capturing) additional stars and globular clusters from small galaxies that ventured too close to the Milky Way. In 3 to 4 billion years, the Galaxy will begin to collide with the Andromeda galaxy, and after about 7 billion years, the two galaxies will merge to form a giant elliptical galaxy.
天の川銀河は、130億年余り前に形成され始めた。モデルによれば、銀河が球状だった間に、ハローと球状星団の星が最初に生まれた。その後、最初の世代の星によって重元素が少し増えたガスが収縮し、球状の分布から、回転する円盤状の分布へ移った。円盤に残るガスと塵からは、今も星が生まれている。星形成が最も速く進むのは、星間物質の密度が最も高い渦状腕である。天の川銀河は、近づきすぎた小さな銀河から、さらに星や球状星団を取り込み、今も取り込み続けている。30億〜40億年後、天の川銀河はアンドロメダ銀河との衝突を始め、約70億年後には、2つの銀河が合体して、巨大な楕円銀河になる。
For Further Explorationさらに探究するために
Articles記事
Carlisle, C. “Double Bubble Toil.” Sky & Telescope (February 2021): 60. About the Fermi bubbles at the center of the Galaxy.
Carlisle, C.「Double Bubble Toil（二つのバブルを探る）」Sky & Telescope、2021年2月、60ページ。銀河中心のフェルミバブルについて。
Carlisle, C. “Near the Pit: Stars at the Galactic Center.” Sky & Telescope (September 2018): 22. On the stars that orbit the black hole in the center and how they got there.
Carlisle, C.「Near the Pit: Stars at the Galactic Center（深淵のそばで：銀河中心の星々）」Sky & Telescope、2018年9月、22ページ。中心のブラックホールを周回する星と、それらがそこへ来た経緯について。
Croswell, K. “Dawn of the Milky Way.” in Sky & Telescope (August 2023): 34. On our evolving understanding of how the Milky Way formed and developed.
Croswell, K.「Dawn of the Milky Way（天の川銀河の夜明け）」Sky & Telescope、2023年8月、34ページ。天の川銀河の形成と発達について、理解がどう進んでいるか。
Croswell, K. “Mapping the Milky Way.” Sky & Telescope (November 2019): 16. How astronomers are pinning down the spiral structure of our Galaxy.
Croswell, K.「Mapping the Milky Way（天の川銀河を地図にする）」Sky & Telescope、2019年11月、16ページ。天文学者が天の川銀河の渦状構造をどう突き止めているか。
Croswell, K. “The Cepheus Spur.” Sky & Telescope (February 2023): 30. On a structural feature that connects our Local Arm with the Perseus Arm of the Galaxy.
Croswell, K.「The Cepheus Spur（ケフェウスの枝）」Sky & Telescope、2023年2月、30ページ。天の川銀河の局所腕とペルセウス腕を結ぶ構造について。
Gallagher, J., Wyse, R., & Benjamin, R. “The New Milky Way.” Astronomy (September 2011): 26. Highlights all aspects of the Milky Way based on recent observations.
Gallagher, J.、Wyse, R.、Benjamin, R.「The New Milky Way（新たに見えた天の川銀河）」Astronomy、2011年9月、26ページ。近年の観測をもとに、天の川銀河のさまざまな側面を取り上げる。
Goldstein, A. “Finding our Place in the Milky Way.” Astronomy (August 2015): 50. On the history of observations that pinpointed the Sun’s location in the Galaxy.
Goldstein, A.「Finding our Place in the Milky Way（天の川銀河の中の私たちの位置を知る）」Astronomy、2015年8月、50ページ。銀河内での太陽の位置を突き止めた観測の歴史について。
Haggard, D., & Bower, G. “In the Heart of the Milky Way.” Sky & Telescope (February 2016): 16. On observations of the Galaxy’s nucleus and the supermassive black hole and magnetar there.
Haggard, D.、Bower, G.「In the Heart of the Milky Way（天の川銀河の心臓部で）」Sky & Telescope、2016年2月、16ページ。銀河の核と、そこにある超大質量ブラックホールやマグネターの観測について。
Hall, S. “An Unusual Home.” Sky & Telescope (April 2022): 34. On new research on how our Galaxy interacted with satellite galaxies in the past and whether it is typical.
Hall, S.「An Unusual Home（ひと味違う私たちの銀河）」Sky & Telescope、2022年4月、34ページ。天の川銀河が過去に衛星銀河とどう相互作用したか、また、それは典型的な銀河なのかを調べる新しい研究について。
Hall, S. “Torrents of the Milky Way.” Sky & Telescope (March 2020): 34. How the Gaia satellite is showing us the history of star streams and past mergers within our Galaxy.
Hall, S.「Torrents of the Milky Way（天の川銀河の奔流）」Sky & Telescope、2020年3月、34ページ。ガイア衛星が明らかにする、天の川銀河の星の流れと過去の合体の歴史。
Kruesi, L. “How We Mapped the Milky Way.” Astronomy (October 2009): 28.
Kruesi, L.「How We Mapped the Milky Way（天の川銀河をどう地図にしたか）」Astronomy、2009年10月、28ページ。
Schilling, G. “The Gaia Revolution.” Sky & Telescope (February 2023): 34. On the work of the European satellite mapping the Galaxy and the sky with unprecedented accuracy in three dimensions.
Schilling, G.「The Gaia Revolution（ガイア革命）」Sky & Telescope、2023年2月、34ページ。前例のない精度で、銀河と空を3次元で地図にする欧州の衛星の仕事について。
Shubinski, R. “The Shape of the Milky Way.” Astronomy (February 2022): 56. How our Galaxy’s shape was determined.
Shubinski, R.「The Shape of the Milky Way（天の川銀河の形）」Astronomy、2022年2月、56ページ。天の川銀河の形がどのように求められたか。
Szpir, M. “Passing the Bar Exam.” Astronomy (March 1999): 46. On evidence that our Galaxy is a barred spiral.
Szpir, M.「Passing the Bar Exam（棒の検証を通過して）」Astronomy、1999年3月、46ページ。天の川銀河が棒渦巻銀河であることを示す証拠について。
Waller, W. “Redesigning the Milky Way.” Sky & Telescope (September 2004): 50. On recent multi-wavelength surveys of the Galaxy.
Waller, W.「Redesigning the Milky Way（天の川銀河を描き直す）」Sky & Telescope、2004年9月、50ページ。近年の銀河の多波長サーベイについて。
Websitesウェブサイト
2020 Nobel Prize in Physics: Popular Science Background: https://www.nobelprize.org/uploads/2020/10/popular-physicsprize2020-1.pdf. Read about the justification for giving Andrea Ghez and Reinhard Genzel the Nobel Prize for establishing the existence and mass of the super-massive black hole at the center of the Milky Way.
2020年ノーベル物理学賞：一般向けの科学的背景。https://www.nobelprize.org/uploads/2020/10/popular-physicsprize2020-1.pdf。天の川銀河の中心の超大質量ブラックホールの存在と質量を確立したことで、アンドレア・ゲズとラインハルト・ゲンツェルが受賞した理由を読む。
Franklin Institute “Case File” on Harlow Shapley and his Work: https://www.fi.edu/en/news/case-files-harlow-shapley (see also: https://owlcation.com/stem/Harlow-Shapley-An-American-Astronomer-Who-Measured-the-Galaxy)
フランクリン研究所の「Case File」：ハーロー・シャプレーとその仕事。https://www.fi.edu/en/news/case-files-harlow-shapley（こちらも参照：https://owlcation.com/stem/Harlow-Shapley-An-American-Astronomer-Who-Measured-the-Galaxy）
How We Learned the Shape of the Milky Way: https://www.astronomy.com/science/how-we-learned-the-shape-of-the-milky-way/. An article from Astronomy magazine.
天の川銀河の形をどう知ったか。https://www.astronomy.com/science/how-we-learned-the-shape-of-the-milky-way/。Astronomy誌の記事。
Interview with Andrea Ghez for the PBS Nova Program, Monster of the Milky Way: https://www.pbs.org/wgbh/nova/blackhole/explorer.html
PBSの番組Nova「Monster of the Milky Way」のための、アンドレア・ゲズへのインタビュー。https://www.pbs.org/wgbh/nova/blackhole/explorer.html
Multiwavelength Milky Way: https://asd.gsfc.nasa.gov/archive/mwmw/mmw_edu.html. This NASA site shows the plane of our Galaxy in a variety of wavelength bands, and includes background material and other resources.
多波長で見る天の川銀河。https://asd.gsfc.nasa.gov/archive/mwmw/mmw_edu.html。このNASAのサイトは、さまざまな波長帯で銀河面を示し、背景資料や関連資料も提供する。
UCLA Galactic Center Group: https://www.galacticcenter.astro.ucla.edu/. Learn more about the work of Andrea Ghez and colleagues on the central region of the Milky Way Galaxy.
UCLA銀河中心研究グループ。https://www.galacticcenter.astro.ucla.edu/。天の川銀河の中心領域についての、アンドレア・ゲズと同僚たちの研究を詳しく知る。
Videos動画
Andrea Ghez: Nobel Prize Lecture 2020: https://www.youtube.com/watch?v=wGw6_CdvGKM (32:22). Also see her 2009 TED Talk at: https://www.ted.com/talks/andrea_ghez_the_hunt_for_a_supermassive_black_hole (16:10).
アンドレア・ゲズ：2020年ノーベル賞記念講演。https://www.youtube.com/watch?v=wGw6_CdvGKM（32分22秒）。2009年のTED講演も参照：https://www.ted.com/talks/andrea_ghez_the_hunt_for_a_supermassive_black_hole（16分10秒）。
Big Questions: Dark Matter: https://www.youtube.com/watch?v=oPNrcKeqbBM. Dr. Don Lincoln explains how astronomers discovered dark matter and how we search for it (6:44).
大きな問い：暗黒物質。https://www.youtube.com/watch?v=oPNrcKeqbBM。ドン・リンカーン博士が、天文学者はどう暗黒物質を発見し、私たちはどう探しているかを説明する（6分44秒）。
Black Hole’s Dinner is Fast Approaching: https://www.eso.org/public/videos/eso1151a/. European Southern Observatory video about the discovery of a cloud of gas approaching the massive black hole at the center of the Galaxy (5:17).
ブラックホールの夕食が急接近。https://www.eso.org/public/videos/eso1151a/。銀河中心の大質量ブラックホールへ近づくガス雲の発見について、欧州南天天文台が制作した動画（5分17秒）。
Catching a Glimpse of the Milky Way: https://www.youtube.com/watch?v=zAtnBzDZvsk. Spitzer Space Telescope panorama of the Milky Way Galaxy in the infrared (2:50).
天の川銀河を垣間見る。https://www.youtube.com/watch?v=zAtnBzDZvsk。スピッツァー宇宙望遠鏡による、天の川銀河の赤外線パノラマ（2分50秒）。
Guide to Our Galaxy: https://www.youtube.com/watch?v=G5AdrupH788. A fly-through of our Galaxy, starting with the stars orbiting the central black hole and moving outward. Ends with comparing the survey volumes of the Hipparcos and Gaia space telescopes (2:45).
天の川銀河のガイド。https://www.youtube.com/watch?v=G5AdrupH788。中心のブラックホールを周回する星から始めて外へ向かう、天の川銀河の飛行映像。最後に、ヒッパルコスとガイア宇宙望遠鏡が調べる空間の広さを比較する（2分45秒）。
Journey to the Galactic Center: https://www.youtube.com/watch?v=36xZsgZ0oSo. A brief silent trip into the cluster of stars near the galactic center showing their motions around the center (3:00).
銀河中心への旅。https://www.youtube.com/watch?v=36xZsgZ0oSo。銀河中心付近の星の集まりへ短い旅をし、星が中心の周りを動く様子を見る。音声なし（3分）。
What and Where are the Arms of the Milky Way: https://www.youtube.com/watch?v=oSYWTsNCoyI. Dr. Alyssa Goodman at Harvard explains and illustrates where the main spiral arms of our Galaxy can be found (3:44).
天の川銀河の腕とは何か、どこにあるのか。https://www.youtube.com/watch?v=oSYWTsNCoyI。ハーバード大学のアリッサ・グッドマン博士が、天の川銀河の主な渦状腕がどこにあるかを、図を使って説明する（3分44秒）。
Collaborative Group Activitiesグループで取り組もう
You are captured by space aliens, who take you inside a complex cloud of interstellar gas, dust, and a few newly formed stars. To escape, you need to make a map of the cloud. Luckily, the aliens have a complete astronomical observatory with equipment for measuring all the bands of the electromagnetic spectrum. Using what you have learned in this chapter, have your group discuss what kinds of maps you would make of the cloud to plot your most effective escape route.
英語のヒント
あなたは宇宙人に捕らえられ、星間ガスや塵、生まれたばかりの少数の星が入り組んだ雲の中に連れていかれた。逃げるには、雲の地図を作る必要がある。幸い、宇宙人は電磁スペクトルのあらゆる波長帯を測定できる設備を備えた、完全な天文台を持っている。この章で学んだことを使い、最も効果的な脱出経路を計画するために、どのような雲の地図を作るか、グループで話し合おう。
The diagram that Herschel made of the Milky Way has a very irregular outer boundary (see Figure 25.3). Can your group think of a reason for this? How did Herschel construct his map?
ハーシェルが作った天の川銀河の図は、外側の境界が非常にでこぼこしている（図25.3）。その理由をグループで考えられるだろうか。ハーシェルはどのように地図を作ったのか。
Suppose that for your final exam in this course, your group is assigned telescope time to observe a star selected for you by your professor. The professor tells you the position of the star in the sky (its right ascension and declination) but nothing else. You can make any observations you wish. How would you go about determining whether the star is a member of population I or population II?
英語のヒント
この授業の期末試験として、教授が選んだ星を観測するために、グループへ望遠鏡の使用時間が割り当てられたとしよう。教授は星の空での位置（赤経と赤緯）だけを教え、ほかのことは何も教えてくれない。望む観測は何でもできる。その星が種族Iか種族IIかを調べるには、どのように進めればよいだろうか。
The existence of dark matter comes as a great surprise, and its nature remains a mystery today. Someday astronomers will know a lot more about it (you can learn more about current findings in The Evolution and Distribution of Galaxies). Can your group make a list of earlier astronomical observations that began as a surprise and mystery, but wound up (with more observations) as well-understood parts of introductory textbooks?
英語のヒント
暗黒物質の存在は大きな驚きであり、その正体は今日も謎のままである。いつか天文学者は、それについてずっと多くのことを知るだろう（現在の知見は「銀河の進化と分布」で詳しく学べる）。初めは驚きや謎だったのに、観測を重ねた結果、十分に理解されて入門教科書の一部になった天文学の観測例を、グループで一覧にできるだろうか。
Physicist Gregory Benford has written a series of science fiction novels that take place near the center of the Milky Way Galaxy in the far future. Suppose your group were writing such a story. Make a list of ways that the environment near the galactic center differs from the environment in the “galactic suburbs,” where the Sun is located. Would life as we know it have an easier or harder time surviving on planets that orbit stars near the center (and why)?
英語のヒント
物理学者グレゴリー・ベンフォードは、遠い未来の天の川銀河の中心付近を舞台にした、一連のSF小説を書いている。あなたたちのグループも、そのような物語を書くとしよう。銀河中心付近の環境が、太陽のある「銀河の郊外」とどう異なるかを一覧にしよう。中心近くの星を回る惑星では、私たちの知る生命は生き残りやすいだろうか、難しいだろうか。その理由も考えよう。
These days, in most urban areas, city lights completely swamp the faint light of the Milky Way in our skies. Have each member of your group survey 5 to 10 friends or relatives (you could spread out on campus to investigate or use social media or the phone), explaining what the Milky Way is and then asking if they have seen it. Also ask their age. Report back to your group and discuss your reactions to the survey. Is there any relationship between a person’s age and whether they have seen the Milky Way? How important is it that many kids growing up on Earth today never (or rarely) get to see our home Galaxy in the sky?
英語のヒント
今日、大部分の都市では、街明かりが夜空の天の川の淡い光を完全にかき消している。グループの各メンバーが、友人や親戚5〜10人に調査しよう。学内に散らばって調べても、SNSや電話を使ってもよい。天の川とは何かを説明してから、見たことがあるか尋ねる。年齢も聞こう。グループに結果を持ち寄り、調査への感想を話し合おう。年齢と、天の川を見たことがあるかどうかに関係はあるだろうか。今日の地球で育つ多くの子どもが、自分たちの銀河を空でまったく見ない、あるいはめったに見ないというのは、どれほど重大なことだろうか。