天の川の大きさはどれくらいですか?

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私たちは天の川銀河の中に住んでいます、そしてそれは問題です。



科学者、つまり私たちの銀河の大きさを理解したい人にとって。答えるのは難しいです!たとえば、私たちはその中にいるので、その多くは不透明な塵の雲によって視界から遮られています。また、中にいるオブジェクトの範囲と形状を把握するのは難しい場合があります。家の中の部屋にいる場合、家の大きさをどのように知ることができますか?

幸いなことに、自然は手がかりを提供します。空を横切ってぼやけた光の帯が見えます、 それを天の川と呼びます —それは実際には何十億もの遠くの星の結合された光です。それは太い線であり、それは銀河の多くが平らであることを示しています。私たちは厚い円盤の中にいるので、それが空を横切る光の流れとして投影されているのがわかります。







真ん中には星の膨らみも見られますが、これは本物です。円盤内の渦巻腕は検出がより困難ですが、電波観測ではそれらがはっきりと示され、銀河の形や構造を反対側にはっきりとマッピングすることができます。予測可能な方法で明るさを変化させる星を見ると、ディスクの形状と範囲を測定し、ディスクが歪んでいること(フェドーラ帽のつばのように)、および直径12万光年(120兆キロメートル)を見つけることができます。

ケフェイド変光星の位置が真正面から見た銀河の地図に対してマッピングされている場合、天の川のゆがみは明らかです。フレアリング(中心からの距離に伴うディスクの肥厚)も明らかです。クレジット:J。Skowron/ OGLE / Astronomical Obズームイン

ケフェイド変光星の位置が真正面から見た銀河の地図に対してマッピングされている場合、天の川のゆがみは明らかです。フレアリング(中心からの距離に伴うディスクの肥厚)も明らかです。クレジット: J. Skowron / OGLE /ワルシャワ大学天文台

また、私たちのような銀河は、暗黒物質だけでなく、巨大な星の輪に囲まれていることも知っています。 後者は、私たちが何を知らないかで構成されています 、おそらく亜原子粒子のエキゾチックな形で、重力を介して銀河に影響を及ぼします。質量で、それは私たちが「通常の」物質と呼ぶものをはるかに上回っています(しかし、あなたがそれについて考えるならば、そこにもっと暗い物質があるなら、それは私たちが通常と呼ぶものでなければなりません)、おそらく5倍以上です。

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しかし、このハローはどのくらいの大きさですか?それは私たちの銀河の中で群を抜いて最大の構造であり、間違いなく天の川の本当の大きさを定義していますが、それは非常に薄暗いか、私たちの目には見えないので、そのサイズを取得するのは難しいです。





天の川の構造:渦巻腕(正面、左、端から右、右に見える)を備えた平らな円盤で、中央に膨らみ、ハロー、150個以上の球状星団があります。太陽の位置がほぼ半分に示されています。ズームイン

天の川の構造:渦巻腕(正面、左、端から右、右に見える)を備えた平らな円盤で、中央に膨らみ、ハロー、150個以上の球状星団があります。太陽の位置がほぼ半分に示されています。クレジット: 左:NASA / JPL-Caltech;右:ESA;レイアウト:ESA / ATG medialab

最近、天文学者のチームがこの問題に取り組みました 。彼らは、銀河がどのように形成され進化するかについてのコンピューターモデルを使用して、天の川のような銀河のハローが自然なエッジを持っているかどうかを確認しました。それはそれほど単純ではありません—ハローはハードストップするのではなく徐々に消えていく傾向があります—しかし、これらのモデルと私たちの周りの小さな銀河の観測の両方を使用すると、天の川のハローは中心から950,000光年に及ぶことがわかります。私たちの銀河は全体の2倍、190万光年です。

ただし、注意が必要です。これに関する不確実性は約±200,000光年です。正確ではありません。しかし、私が上で言ったように、彼らは実際にはエッジを測定していません。

また、これが行われた方法は興味深いものでした。宇宙の初期の頃、銀河はガスと暗黒物質の雲から形成されていました。ほとんどがこのようなものはすべて散らばっていましたが、密度の高い地元の場所があったので、材料は(文字通り)そこに引き寄せられました。材料のコアが形成されると、遠くからのものが落ちて、それよりも遠くにあるものなどになります。それは裏返しのプロセスです。

ハローはかなり遠くの素材から形成されます。それは初期の銀河に向かって落下し、その多くは再び振り返るでしょう。これは、ハローに対して2つのちょっとしたエッジを形成します。 1つは「スプラッシュバック」エッジと呼ばれ、ハローから物が落ちてから再び戻ってきます。減速して停止した場所がその領域を定義します。物質はゆっくりと動いているのでそこに積み重なっていて、そのすぐ外側では密度が大幅に低下します。

もう1つのエッジは中央に近く、「2番目の苛性アルカリ」と呼ばれます。これは、物質が銀河の周りに数回落下し、少し落ち着いた場所です(天文学者が呼ぶもの 「virialized」素材 )。この新しい研究の科学者たちは、外側の銀河が他の銀河(250万光年離れているアンドロメダのような)からのハローと重なる傾向があるため、そしてまた彼らがこの距離は、暗黒物質と星の両方をモデル化するときに機能します。

彼らはまた、私たちのローカル銀河群の矮小銀河の振る舞いを調べ、この第2の苛性銀河よりも天の川に近い銀河は、遠い銀河とは異なる速度で宇宙を移動する傾向があることを発見しました。彼らはこれは偶然かもしれないとコメントしていますが、それはまた彼らが天の川と重力的に持っている物理的な関係かもしれません。もしそうなら、それはこれが限界のための良い選択になるというより多くの証拠です。

だからあなたは行き​​ます。私たちは、円盤の中心から端までの約40%の距離で星を周回する惑星に住んでおり、渦巻銀河の中には、200万光年近くにわたるはるかに大きなハローがあります。私たちが知っている最大の銀河ではありませんが、くしゃみをする銀河でもありません。