マゼラン雲って何?

古来、人類は夜空を見つめ、振り返った天体に驚嘆してきました。 しかし、観測技術の向上や観測の積み重ねにより、その正体がわかってきました。

たとえば、南半球で肉眼で見ることができる星とガスの大きな雲、小マゼラン雲と大マゼラン雲。 天の川銀河からそれぞれ20万光年と16万光年の距離にあり、その正体がわかってからまだ1世紀ほどしか経っていません。

その特徴:

大マゼラン雲(LMC)とその隣の小マゼラン雲(SMC)は、銀河系の周りを回る星の領域で、天の川を切り離したような形をしているのが目立ちます。 3281>

Swiftの紫外・可視望遠鏡による大マゼラン雲の紫外画像。 出典:NASA/Swift/S. Immler (Goddard) and M. Siegel (Penn State)

大マゼラン雲は天の川から約16万光年、どじょう座に位置しています。 これは、いて座矮小銀河、おおいぬ座矮小銀河に次いで、私たちから3番目に近い銀河となります。 一方、小マゼラン雲はトゥカナ座にあり、約20万光年の距離にあります。

LMCの直径はSMCの約2倍で、全長7000光年に対して14000光年(天の川銀河は10万光年)にもなります。 これは、天の川銀河、アンドロメダ銀河、さんかく座銀河に次いで、局所銀河群では4番目に大きな銀河となります。 LMCは太陽の約100億倍(天の川銀河の約10分の1)、SMCは約70億太陽質量の質量に相当する。

構造的には、LMCは不規則型銀河に分類されますが、中心部に非常に目立つ棒があります。 つまり、天の川銀河と重力的に相互作用する以前は、棒渦巻き型であった可能性があるのです。 SMCもまた、中央に棒状の構造をもっており、かつては棒渦巻銀河であったものが、天の川銀河によって乱され、やや不規則になったのではないかと推測されています。 まず、ガスが豊富であること(質量に占める水素とヘリウムの割合が高い)、そして金属量が少ないこと(天の川銀河よりも金属に富んだ星が少ない)です。

Swiftの紫外線/光学望遠鏡が捉えた小マゼラン雲。 656枚の画像を合成したもので、累積露出時間は1.8日。 出典:NASA/Swift/S. Immler (Goddard) and M. Siegel (Penn State)

実はこの豊富なガスのおかげで、マゼラン雲は新しい星を作ることができ、中には数億年しか経っていない星もあるのです。 特にLMCでは、新しい星を大量に作り出しています。 3281>

天文学者は、マゼラン星雲が天の川銀河とほぼ同時期に、およそ130億年前に形成されたと推定しています。 また、マゼラン雲は天の川銀河の周りを現在に近い距離で回っていると、以前から考えられていました。 しかし、観測や理論的な証拠から、雲が天の川に近づくと、天の川との潮汐の相互作用によって大きくゆがむことが示唆されています

このことは、雲が現在のように頻繁に天の川に近づいていたわけではないことを意味しています。 例えば、2006年にハッブル宇宙望遠鏡で行われた測定では、マゼラン雲の動きが速すぎて、天の川銀河の長期的な伴走者になっていない可能性が指摘されています。 3281>

チリのパラナル天文台の上に見える小マゼラン雲と大マゼラン雲。 出典:ESO/J. Colosimo

この後、2010年に、マゼラン雲は過去にアンドロメダ銀河から排出された雲である可能性が高いという研究結果が発表されました。 マゼラン雲と天の川銀河の相互作用は、その構造と、それらをつなぐ中性水素の流れによって証明されています。 その重力は天の川にも影響を与え、銀河円盤の外側を歪めている。

観測の歴史:

南半球では、マゼラン雲はオーストラリアのアボリジニ、ニュージーランドのマオリ、南太平洋のポリネシア人などの先住民の伝承や神話の一部であった。

マゼラン雲の研究は紀元前1千年にまでさかのぼるが、現存する最古の記録は10世紀のペルシャの天文学者アル・スーフィーのものである。 964年の論文「Book of Fixed Stars」で、彼はLMCを「南のアラブの羊」(al-Bakr)と呼んでいます。

15世紀後半になると、ヨーロッパ人は赤道以南の探検や貿易によって、マゼラン雲を知るようになったと考えられています。 例えば、ポルトガルやオランダの船乗りは、南米のホーン岬や南アフリカの喜望峰を航行するときにしか見ることができないので、ケープ雲として知るようになりました。

ESOのVLT観測地点(チリ)の上にある大小マゼラン雲のパノラマ画像。 Credit: ESO/Y. Beletsky

フェルディナンド・マゼランが地球を一周したとき(1519-22)、マゼラン雲はベネチア人のアントニオ・ピガフェッタ(マゼランの記録者)によって、薄暗い星の集団として表現されました。 1603年にドイツの天体地図製作者ヨハン・バイヤーが出版した天球図「ウラノメトリア」では、この小さな雲を「小星雲」(ラテン語で「小さな雲」の意)と名付けています。

1834年から1838年にかけて、イギリスの天文学者ジョン・ハーシェルが喜望峰の王立天文台から南の空を調査しています。 1891年、ハーバード・カレッジ天文台がペルー南部に観測所を開設し、SMCを楕円形で中心が明るい曇った光の塊と表現しました。 1893年から1906年にかけて、天文学者はこの天文台の61cm望遠鏡を使って、LMCとSMCの調査や写真撮影を行いました。 そのような天文学者の一人、ヘンリエット・スワン・リービットは、この天文台を使ってSMCのセフィード変光星を発見しました。

彼女の発見は、1908年に「マゼラン雲の1777変数」と題する研究で発表され、彼女はこれらの星の変動周期と光度の関係-これは距離決定の非常に信頼できる手段となった-を示しました。 3281>

天の川銀河にあるケフェイド変光星、RSプピスのハッブル画像です。 Credit: NASA/ESA/Hubble Heritage Team

すでに述べたように、2006年にハッブル宇宙望遠鏡による観測で、大小マゼラン雲の動きが速く、天の川の周りを回っている可能性を示唆する結果が発表されたのでした。 3281>

その組成を考えると、これらの雲、特にLMCは、これからしばらくは新しい星を作り続けるでしょう。 そしてやがて、今から数百万年後、これらの雲は私たちの天の川銀河と合体するかもしれません。 しかし数十億年後、アンドロメダ銀河が我々の銀河系に衝突したとき、その結果生まれる巨大な銀河と合体せざるを得なくなるかもしれないのです。 アンドロメダは、彼らを吐き出したことを後悔して、回収しに来ていると言えるかもしれません!

ユニバース・トゥデイでは、マゼラン雲に関する記事をたくさん書いてきました。 ここでは、「小マゼラン雲とは何か」、「大マゼラン雲とは何か」、「盗まれた

銀河についてもっと知りたい方は、HubblesiteのNews Releases on Galaxiesや、NASAのScience Page on Galaxiesをご覧ください。 銀河」

も収録しました。

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