NHK高校講座

地学基礎

Eテレ 毎週 水曜日 午後2:40〜3:00
※この番組は、前年度の再放送です。

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今回の学習

第3回 第1編 宇宙の進化

銀河

  • 監修・講師:国立天文台准教授 青木 和光
学習ポイント学習ポイント

 「銀河の誕生」 「暗黒物質・ダークマター」 「宇宙の大規模構造」


地学基礎では、地球調べ隊の関口隊長と垣内隊員、そして地球調べ隊の顧問の先生が、
宇宙の謎に迫ります!

今回のテーマは、「銀河」。
銀河はどのようにして生まれたのでしょうか。そして、その構造は?

今回のキーワードは、「銀河の誕生」、「暗黒物質(ダーク・マター)」、「宇宙の大規模構造」です。


宇宙がビッグバンで誕生したのは、今からおよそ140億年前。
銀河が最初に誕生したのは、ビッグバンからおよそ数億年後のことでした。

垣内隊員は、銀河の誕生の秘密を探りに、国立天文台にある4D2Uシアターにやって来ました。4D2Uとは、4次元デジタル宇宙という意味。4D2Uシアターでは、銀河誕生の様子を立体CGで見ることができます。

銀河は、星の小さな集団が合体して形作られます。大きな星の集団があると、小さな星の集団はその強い重力に引き寄せられます。そして、衝突と合体を繰り返して銀河は成長していきます。
ビッグバンの後、およそ数十億年をかけて、銀河は形作られたと考えられています。

銀河のことを調べていくと、不思議なことが発見されました。
宇宙に「見えない物質」が大量に存在しないと、宇宙全体のことが説明できないことが分かってきたのです。
この見えない物質を、暗黒物質(ダーク・マター)と呼びます。

見えないのに、どうして宇宙に暗黒物質があることがわかったのか?
まず、宇宙を調べる方法=宇宙を探る目、を紹介します。

宇宙からは様々な電磁波が地球に届きます。電磁波の中にはガンマ線、X線、赤外線など、いろいろな種類がありますが、その中で私たちの目でみることのできる光は可視光だけです。
宇宙のことを調べるには、可視光だけでなく様々な波長の電磁波が使われています。
地上からは主に可視光や電波を観測し、X線や赤外線は大気の外に打ち上げた望遠鏡で観測されます。

しかし、暗黒物質は、これらの電磁波を使った観測では見ることができません。
暗黒物質は、あるはずなのに見えないのです。

暗黒物質は、見えないけれど物質なので、重さ・質量があり重力がはたらきます。
重力がはたらくと、そのまわりの天体に影響を及ぼします。暗黒物質が存在するであろう所のまわりの星や銀河を観測すると、重力の存在(=暗黒物質)が間接的に分かるのです。

暗黒物質がどれくらい宇宙に存在するのか?
その量は、電磁波で実際に観測できる物質や原子、分子のおよそ5倍くらいはあると考えられています。

今からおよそ30年前、銀河を実際に観測して約6000個の銀河の分布が調べられ、宇宙の地図がつくられました。その結果、銀河は一様に存在するのではなく、帯状に分布していることが分かったのです。

では、宇宙全体はどのような構造をしているのでしょうか?

宇宙が誕生した頃、宇宙にはほぼ同じような密度で物質が存在していました。
しかし、完全に一定だったわけではないので、やがて、密度の高いところにたくさんの物質が集まってきます。このとき、重力を持った暗黒物質が強くはたらくと考えられています。
多くの物質が集まったところで銀河が生まれます。そして、たくさんの銀河が集まって数千個の銀河の集まりである銀河団ができます。
こうした銀河団が連なって、網の目のような構造をした宇宙の大規模構造が形作られます。

私たちの地球は、太陽系に含まれています。
太陽系は天の川銀河に属しています。
天の川銀河は、銀河の大集団に属しています。
銀河の大集団は、宇宙の大規模構造に属しています。

●次回は、「天の川銀河」です。お楽しみに〜

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