第28章銀河の進化と分布The Evolution and Distribution of Galaxies

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Collaborative Group Activitiesグループで取り組もう

1. Suppose you developed a theory to account for the evolution of New York City. Have your group discuss whether it would resemble the development of structure in the universe (as we have described it in this chapter). What elements of your model for NYC resemble the astronomers’ model for the growth of structure in the universe? Which elements do not match?

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   ニューヨーク市の発展を説明する理論を作ったとしよう。それは、この章で述べた宇宙の構造の発達と似ているだろうか。グループで話し合おう。都市のモデルのどの要素が、天文学者の宇宙構造の成長モデルに似ているか。どの要素は一致しないか。

2. Most astronomers believe that dark matter exists and is a large fraction of the total matter in the universe. At the same time, most astronomers do not believe that UFOs are evidence that we are being visited by aliens from another world. Yet astronomers have never actually seen either dark matter or a UFO. Why do you think one idea is widely accepted by scientists and the other is not? Which idea do you think is more believable? Give your reasoning.

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   大半の天文学者は、ダークマターが存在し、宇宙の全物質の大きな割合を占めると考えている。同時に、大半の天文学者は、UFOを、他の世界から宇宙人が訪れている証拠だとは考えない。しかし、天文学者は、ダークマターもUFOも、実際に見たことがない。なぜ一方は科学者に広く受け入れられ、他方はそうでないのだろうか。どちらの考えを、より信じられると思うか。理由を述べよう。

3. Someone in your group describes the redshift surveys of galaxies to a friend, who says he’s never heard of a bigger waste of effort. Who cares, he asks, about the large-scale structure of the universe? What is your group’s reaction, and what reasons could you come up with for putting money into figuring out how the universe is organized?

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   グループの一人が友人へ銀河の赤方偏移調査を説明すると、その友人は、そんなひどい労力の無駄は聞いたことがないと言った。「宇宙の大規模構造なんて、誰が気にするのか」と尋ねる。グループはどう答えるだろうか。宇宙がどう組み立てられているかを調べるためにお金を使う理由として、何を挙げられるか。

4. The leader of a small but very wealthy country is obsessed by maps. She has put together a fabulous collection of Earth maps, purchased all the maps of other planets that astronomers have assembled, and now wants to commission the best possible map of the entire universe. Your group is selected to advise her. What sort of instruments and surveys should she invest in to produce a good map of the cosmos? Be as specific as you can.

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   小さいが非常に裕福な国の指導者が、地図に夢中になっている。地球のすばらしい地図コレクションを作り、天文学者が作った他の惑星の地図もすべて購入した。今度は、宇宙全体の、可能な限り最高の地図を依頼したいという。グループは助言役に選ばれた。よい宇宙地図を作るために、どのような装置や調査へ投資すべきだろうか。できる限り具体的に述べよう。

5. Download a high-resolution image of a rich galaxy cluster from the Hubble Space Telescope (see the list of gravitational lens news stories in the “For Further Exploration” section). See if your group can work together to identify gravitational arcs, the images of distant background galaxies distorted by the mass of the cluster. How many can you find? Can you identify any multiple images of the same background galaxy? (If anyone in the group gets really interested, there is a Citizen Science project called Spacewarps, where you can help astronomers identify gravitational lenses on their images: https://spacewarps.org.)

   ハッブル宇宙望遠鏡による豊かな銀河団の高解像度画像をダウンロードしよう。「さらに学ぶために」の重力レンズの発見記事一覧を参照できる。銀河団の質量によってゆがんだ遠方の背景銀河の像、すなわち重力レンズの弧を、グループで協力して見分けられるか試そう。いくつ見つかるか。同じ背景銀河の複数の像を見つけられるか。誰かが特に興味を持ったなら、Spacewarpsという市民科学プロジェクトがあり、画像の重力レンズを見分ける作業で天文学者に協力できる：https://spacewarps.org。

6. You get so excited about gravitational lensing that you begin to talk about it with an intelligent friend who has not yet taken an astronomy course. After hearing you out, this friend starts to worry. He says, “If gravitational lenses can distort quasar images, sometimes creating multiple, or ghost, images of the same object, then how can we trust any point of light in the sky to be real? Maybe many of the stars we see are just ghost images or lensed images too!” Have your group discuss how to respond. (Hint: Think about the path that the light of a quasar took on its way to us and the path the light of a typical star takes.)

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   重力レンズに興奮したあなたは、まだ天文学の授業を受けたことのない、頭のよい友人へ話し始めた。話を聞き終えた友人は、心配になった。「重力レンズはクエーサーの像をゆがめ、ときには同じ天体の複数の像や、幻のような像を作るんだよね。それなら、空のどの光の点だって、本物だとどうして信じられるの？　見える星の多くも、単なる幻やレンズ像なのかもしれない！」どう答えるか、グループで話し合おう。ヒント：クエーサーの光が私たちに届くまでの経路と、普通の恒星の光の経路を考えよう。

7. The 8.4-meter telescope at the Vera C. Rubin Observatory, currently under construction atop Cerro Pachón, a mountain in northern Chile, will survey the entire sky with its 3.2-gigapixel camera every few days, looking for transient, or temporary, objects that make a brief appearance in the sky before fading from view, including asteroids and Kuiper belt objects in our solar system, and supernovae and other explosive high-energy events in the distant universe. When it’s fully operating sometime after 2021, the LSST will produce up to 30 terabytes of data every night. (A terabyte is 1000 gigabytes, which is the unit you probably use to rate your computer or memory stick capacity.) With your group, consider what you think might be some challenges of dealing with that quantity of data every night in a scientifically productive but efficient way. Can you propose any solutions to those challenges?

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   チリ北部の山、セロ・パチョンの上に建設中のヴェラ・C・ルービン天文台の8.4 m望遠鏡は、32億画素のカメラで数日ごとに全天を調査する計画である。空に短期間現れ、その後見えなくなる一過性の天体や現象を探す。太陽系の小惑星やカイパーベルト天体、遠い宇宙の超新星やその他の爆発的な高エネルギー現象などが含まれる。2021年以降のある時点で本格稼働すると、LSSTは毎晩最大30テラバイトのデータを生む。1テラバイトは1000ギガバイトであり、ギガバイトはパソコンやUSBメモリーの容量によく使われる単位である。毎晩この量のデータを、科学的な成果につなげつつ効率よく扱うには、どのような課題があるだろうか。グループで考えよう。その解決法を提案できるか。

8. Quasars are rare now but were much more numerous when the universe was about one-quarter of its current age. The total star formation taking place in galaxies across the universe peaked at about the same redshift. Does your group think this is a coincidence? Why or why not?

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   クエーサーは現在ではまれだが、宇宙が現在の約4分の1の年齢だったころは、はるかに多かった。宇宙全体の銀河の星形成総量も、ほぼ同じ赤方偏移で最大になった。これは偶然だと思うか。グループの考えと、その理由を述べよう。

9. One way to see how well the ideas in astronomy (like those in this chapter) have penetrated popular culture is to see whether you can find astronomical words in the marketplace. A short web search for the term “dark matter” turns up both a brand of coffee and a brand of “muscle growth accelerator” with that name. How many other terms used in this chapter can your group find in the world of products? (What’s a really popular type of Android cell phone, for example?)

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   この章のような天文学の考えが、大衆文化にどれほど浸透しているかを見る方法の一つは、商品名に天文学の言葉があるか探すことである。「dark matter」を少し検索すると、その名のコーヒーのブランドも、「筋肉増強促進剤」のブランドも見つかる。この章で使った他の用語を、商品の世界でいくつ見つけられるだろうか。例えば、非常に人気のあるAndroid携帯電話の機種名は何だろうか。

10. What’s your complete address in the universe? Group members should write out their full address, based on the information in this chapter (and the rest of the book). After your postal code and country, you may want to add continent, planet, planetary system, galaxy, etc. Then each group member should explain this address to a family member or student not taking astronomy.

    宇宙の中での、あなたの完全な住所は何だろうか。この章と本の他の部分の情報に基づき、グループの全員が住所を書き出そう。郵便番号と国名の後に、大陸、惑星、惑星系、銀河などを加えてみてもよい。その後、それぞれが、天文学を学んでいない家族や学生に、その住所を説明しよう。