私たちが住む銀河(天の川銀河)の大きさは直径約10万光年だという事は多くの人がご存じだと思いますが、実は、銀河はもっと大きく広大だという事がわかって来ています。
そんな銀河の大きさを測定したら銀河はがどこまで広いのか?その境界を見極める事に成功したそうです。
10万光年よりずっと大きい銀河とは、どこまで広がっているのでしょうか?

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私たちが知ってる銀河系とは?

一般的に私たちがイメージする銀河のカタチは、渦巻き型をした円盤状の星の集団ではないでしょうか?
実際、私たちが住む天の川銀河も見た目は渦巻き型をした平べったい円盤状をしていると考えられています。

「Image Credit:上と横から見た天の川銀河の想像図(Wikipediaより)」
私たちは銀河の中にいるため決してその全貌を見る事は出来ないのですが、おそらく天の川銀河は上↑の画像のような形状(棒渦巻き銀河)をしていると考えられています。

この天の川銀河は、中心付近に太陽質量の約400万倍と想定される超大質量ブラックホール「いて座A*(エースター)」があり、その中心部に多数の恒星やガス・塵等の天体が集まって膨らんで見える銀河バルジが基本構造として一般的には知られています。

「Image Credit:Wikipedia」
さらに、バルジから多くの星やガス等が重力で集まり渦を巻くように滞留して伸びている複数(おそらくは4本)のスパイラルアームもあり、つまり、私たちが知っている銀河の全貌はこんな感じだと認識しているかと思います。
この銀河の円盤ディスクの端から端までがおよそ10万光年あり、私たちの太陽系は中心から約2万6,000光年離れたオリオン腕と呼ばれるスパイラルアームの1つの外側に位置していると考えらています。

「Image Credit:天の川銀河内での太陽系の位置とスパイラルアーム(Wikipediaより)」
ちなみに、銀河の画像を見ると私たちの太陽系も星が密集している領域に位置しているようにも見えますが、実際の太陽系周辺の星の密度はかなり低く、太陽のような恒星をスイカに例えるとするなら太平洋にスイカを2つ浮かべた程の密度だそうです。
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銀河系は円盤部分がすべてではない!

実は、私たちが銀河系の全貌と思っている円盤ディスクは銀河のほんの一部分でしかなく、本当の銀河はディスクの端から遥か外側に球状に広がる銀河ハローまでが銀河系の全体です。

「Image Credit:天の川銀河の全体構造(国立科学博物館より)」
これまで、銀河の外側囲むハローは直径15万光年ほどだと考えられて来ましたが、日本の天文研究チームがハワイ島にある「すばる望遠鏡」を使って詳しく観測したところハローを含む天の川銀河の境界を初めて確認することに成功。
その観測結果によると、天の川銀河の中心からハローが囲む端まで約52万光年もあることが判明し、真の天の川銀河の直径は10万光年のおよそ10倍もある約104万光年である事が分かったのです。

銀河ハローの内側には何がある?

今回、天の川銀河の直径は約104万光年もある事がわかりましたが、気になるのはそんな広い領域には何があるのでしょうか?

このサイトでも何度もご紹介して来ましたが、私たちが知る銀河の円盤ディスク領域だけでも2,000億個以上の星が存在しており太陽はその中の1個に過ぎません。
つまり、銀河の円盤ディスク領域は星が集中している場所と言ってもイイのですが、銀河の外側にあるハロー領域も銀河の円盤ディスクを丸く囲むように星たちが分布しています。

しかし、星の密度がディスク領域に比べる圧倒的に低いので観測が難しい状況にあり、何故これだけ広大な領域に銀河の支配圏が広がっているのかも謎でした。
ですが、最近の観測と研究者たちの努力によりハロー領域の謎が徐々に判明して行き、この領域にあるのは、目には見えない重力を宿す密度のある物質ダークマターで、言わばこれにより銀河を構成する母体となっている事がわかり、この領域にある密度の濃いダークマターは「ダークマターハロー」と呼ばれています。

ハロー領域に密度の濃いダークマターが存在しているとなればそこに星たちも集まって来ており、銀河ディスクよりは密度は低いものの多くの矮小銀河や球状星団がある事はわかっています。

「Image Credit:天の川銀河の構造(すばる望遠鏡H.P.より)」
矮小銀河とは、数十億個以下の恒星からなる小さな銀河の事で、銀河ハローの中には大小10数個程の矮小銀河がある事が知られており、銀河の半径が約52万光年なら太陽系から16~20万光年離れたSFで有名な大マゼラン・小マゼラン雲も銀河系の仲間の矮小銀河に分類される事になります。

「Image Credit:大マゼラン雲(右)と小マゼラン雲(左)(Wikipediaより)」
球状星団とは、恒星が球状に密集した星団の事で星の数は数千~数百万個程あり、ハロー内には150個ほどの球状星団が見つかっており、それらは100億歳前後の多くの古い星たちで構成されているのが特徴で、また、星の密度も高いため近接相互作用で星同士の重力の影響も大きいのでは?と推測されています。

「Image Credit:球状星団M9(メシエ9)(ESA/NASAより)」

銀河系はハローから創られた!?

これまでの観測研究で、天の川銀河の円盤ディスクの中にある太陽を含む星たちは年齢が数十億年の比較的新しい星が多く存在している事がわかっています。
一方の銀河の外側にあるハロー領域には、年齢が100億年前後の古い星が多いのが特徴で、これが意味する事は、ハロ-には銀河系が形成された初期に誕生した星が多く存在し、銀河自体の密度もハロー全体に広がっていたと考えられており、これらが星同士やブラックホール等の強い重力の影響で集まり、矮小銀河を経て合体を繰り返した事で現在の巨大な棒渦巻き銀河が誕生し、その名残りが今もハロー領域に残っているものと考えられています。
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