宇宙に散らばるたくさんの銀河は、太陽のような星の他に、ガスやチリなどによって構成されています。その形はさまざまで、銀河と一口に言っても全く同じ形の銀河はひとつもないと言っても過言ではありません。私は棒渦巻（ぼううずまき）銀河と呼ばれるタイプに分類される银河を対象に、银河の形態を決める要因を調べる研究をしています。
【岸田望美?理学院修士1年】
银河には「棒」と「腕」がある！?
棒渦巻銀河とは、名前でも示されている通り「棒」と「渦状腕」（かじょうわん）と呼ばれる特徴的な構造を持つタイプの銀河です。下の写真は代表的な棒渦巻银河の例です。中心部分に「棒」の形をしたまっすぐな構造、そしてその周りに巻き付くような引き伸ばされた構造があることが分かります。後者の引き伸ばされた構造が「渦状腕」であり、しばしば「腕」と称されます。腕の形や本数は銀河によってさまざまで、写真のようにはっきりとした腕が二本だけのものもあれば、ぼんやりとした腕を数本持つものもあります。?
棒と腕、そしてその他の部分では、星やガスの分布やその运动の仕方などが违うことが分かっています。星形成の活発さという点でも、腕の方が棒よりも高いというように、构造ごとに违いが见られます。
このような多様な特徴がどのような原因で生まれるのかはまだはっきりと分かっておらず、それを解明することが私の研究の最终ゴールです。
电磁波で远い天体を「见る」
「物质の分布」「星形成の様子」などはすべて、天体から放射される电磁波を観测することで调べることができます。电磁波には、例えば私たちが见ることのできる可视光、レントゲンで用いられる齿线、夏は気になる紫外线、などがあります。これらはすべて、言叶を変えれば波长の异なる「光」だと言うことができます。
银河中に存在するガスや星は主に水素からできていますが、その他にもさまざまな种类の元素が含まれています。それらが、それぞれ固有の波长をもった电磁波を放射します。その电磁波を観测することで、私たちはどのような物质が银河内でどのように分布しているかを间接的に「见る」ことができるのです。?
望远镜は私たちの「目」
天体の観测はさまざまな种类の望远镜を使って行います。研究者は観测したい天体に応じて、言い换えると観测天体が放射する电磁波の波长に応じて、使う望远镜を选びます。たとえば、星は水素分子の块である分子云と呼ばれる场所で形成されますが、分子云は电波领域の电磁波を强く放射するため、电波観测に特化した电波望远镜を使って観测します。星が活発に形成されている领域では、生まれたばかりの星の周囲に存在する高温のガスから可视光领域の电磁波が多く放射されるため、可视光観测用の光学望远镜を利用して観测します。
下の写真は、北海道大学理学研究院宇宙物理学研究室が所有している苫小牧电波望远镜です。口径（镜面の直径）は11尘あり、分子云の中でも星が今まさに生まれようとしている、特に高密度な部分の観测等をすることができます。
?苫小牧望远镜を使った観测は基本的に北大札幌キャンパスの研究室で行います。望远镜の操作、データの転送、観测装置の设定など、すべて远隔で観测ができるシステムになっているのです。?
?下の写真は長野県の野辺山にある世界トップクラスの性能を持つ電波望遠鏡で、口径は45mあります。望遠鏡の性能はその口径で決まり、口径が大きければ大きいほど、観測者は対象のより細かい部分まで分解して見ることができます。私は現在、银河の詳細な物質分布を研究するために、この高性能な野辺山望遠鏡を使った観測をするための準備をしています。?
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电磁波を「読み解く」
研究者は、望远镜で受け取った电磁波の情报をデジタルのデータとしてパソコン上で処理することになります。下の画像は分子云から放射された电波の画像です。色は分子云からの电波の放射量を表しており、下のカラーバーでも示される通り赤い领域ほどたくさんの电波を放射していることになります。この画像から、「中心部分（赤く见える部分）にはよりたくさんの分子云がある」というように、银河内における分子云の分布の様子が分かります。?
下の画像はある放射のスペクトルを映した画像です。このようなスペクトル図からは、放射源の物质の种类はもちろん、その运动の様子などが分かります。?
?インターネット上などでよく見る银河の画像と比べると非常に味気ない画像に見えますが、天体を研究する者にとってはこれらが情報の宝庫であり、丁寧に解析しながら研究を進めていくことになります。
棒渦巻银河の腕の謎
下の写真は、私の现在の研究対象である棒涡巻银河惭101を特定の波长に限定して撮影したものです。左侧は、生まれたばかりの星に温められた高温のガスの分布を捉えたものです。つまり星が今まさに生まれている领域を间接的に见ているということができます。そして右侧は、左侧の写真の中心から半径およそ３万光年の领域の分子云分布を表しています。どちらの写真も、赤い部分が放射の强い领域、つまり物质が多く分布する领域です。?
惭101は私たちからおよそ2500万光年离れたところにあり、比较的はっきりとした腕を数本持っています。データの解析を进めると、腕ごとに星形成の様子が违うことが分かってきました。その原因は何か、私は腕を构成する物质と、星形成の活発度という、二つの観点からこの谜に迫りたいと考えています。
谜を解くために
腕ごとの星形成活动が异なる原因を知るためにはまだまだデータが不足しているのが现状です。そのため、まずは野辺山の电波望远镜を使って惭101をより详细に観测することが私の目下の目标です。得られたデータをもとに物质の分布と星形成活动の関係についての特徴を探る研究を进めていく予定です。
そして、さらにM101だけでなくほかの銀河についても同様の観測を行うことがその先の目標です。そうすることで棒渦巻銀河に共通する一般的特徴を見つけ出し、银河の形態の謎をひもときたいと考えています。
この记事は、岸田望美さん（理学院修士1年）が、大学院共通授业科目「大学院生のためのセルフプロモーション１」の履修を通して制作した作品です。