1.
銀河勉強会 第2章
島袋隼士（Yunnan university, SWIFAR）
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全26枚

2.
Introduction
•銀河は多様性を持っている（サイズ、形、色、輝度）
•渦巻き銀河、楕円銀河等々
•天文学者は銀河を観測するために可視光や近赤外線（主に星からの光）、遠赤外線
による塵（dust）観測などを行う。
•銀河の物理は主に重力に支配されるが、それ以外にも輻射や流体力学、核反応、化
学反応が重要な役割を果たしている。
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3.
The world of galaxies
•渦巻銀河
•M51銀河
•渦巻構造がどのようにできたのかは様々な解
決策があるが、open question
•渦巻部分では、重力によってガスが圧縮され、活
発な星形成が引き起こされている。
•赤い点の部分は若い星の集団（HII輝線によってト
レースしている。）
＊電離された水素領域（HII領域）では、Hα輝線（波長656.3nm）などが観測され
る。 3

4.
The world of galaxies
•Cen A（ケンタウルスA）
•空で最も明るい銀河の一つ。
•S0銀河の一つ。
•merger（合体）が継続して起きていて、星形成や活
動銀河中心核（Active Galactic Nuclei、AGN、超巨
大ブラックホール）に燃料を供給している
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5.
The world of galaxies
（左）大マゼラン星雲(LMC)、（右）Fornax dwarf galaxy。天の河銀河の衛星銀河
（satellite galaxy、天の川銀河による重力で引きつけられている）
•LMCは天の川銀河に最も近い衛星銀河の一つ。bar構造を持つ。サイズは天の川銀河
の10分の1程度で、質量は10分の1から100分の1程度。多くのガスを含み、星形成が
活発。
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6.
The world of galaxies
（左）大マゼラン星雲(LMC)、（右）Fornax dwarf galaxy。天の河銀河の衛星銀河
（satellite galaxy、天の川銀河による重力で引きつけられている）
•Fornaxは矮小楕円体銀河（dwarf spheroidal galaxy）の一つで、最も小さい銀河。暗
黒物質が質量の大部分を占めている。暗黒物質ハローのの質量分布の性質を調べる上
で重要な銀河。
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7.
The world of galaxies
（左）NGC1300 （右）M81
•NGC1300は中心にbar構造を持つ銀河。bar構造はdisk galaxyと共通で、local
universeの３０％のdisk galaxyでbar構造を持つ。天の川銀河もbar構造を持つが、
NGC1300と比べると強くない。
•M81は渦巻銀河の一つで、bulgeを持つ。bulgeは多く
の古い星が集中してできている。
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8.
The world of galaxies
NGC3923
•楕円銀河
•外側部分がシェル構造を持っている。shell galaxy
•この様なシェル構造は楕円銀河で共通で、５０％
の楕円銀河がシェル構造を持つと推定されてい
る。
•シェル構造は楕円銀河に矮小銀河が落ち込んで潮
汐力によって破壊され、細長く引き伸ばされてでき
たと考えられている→銀河同士の衝突・合体
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9.
The world of galaxies
M80(Globular cluster) M11(Open cluster)
•銀河は単一の星のみで構成されているのではなく、stellar clusterも含む。
•globular clusterはextreme denseで、ほとんどの銀河に含まれる古い星の集まり。
1 000から100 000の星からなる。
•open clusterは比較的密度が低く、数百万年歳程度。
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10.
Brief tour of galaxy observations
銀河のサイズや、形、それぞれの要素のmass budgetについてざっくり紹介する。
•disk galaxyについてoverview
NGC4565
•local universeのほとんど半分がdisk galaxy
•disk galaxyでは効率的にガスが星にコン
バートする。
•天の川銀河のディスク部分では、銀河中
心から外側に向かって、luminous giant
からlow mass M dwarf starを観測する
ことができる。
•様々な原子や分子を用いてガスの性質を
調べる事ができる。
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11.
Brief tour of galaxy observations
＊銀河中心には超巨大ブラックホールがある
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12.
The distribution of stars in galaxies
<latexit sha1_base64="Spd/krFgQwXuGdR9HgYSKWkmwOI=">AAACAXicbVDLSsNAFJ3UV62vqBvBzWAR2oU1KaJuhKIbu6vFPqANYTKdtkMnkzAzEUuIG3/FjQtF3PoX7vwbp20WWj1w4XDOvdx7jxcyKpVlfRmZhcWl5ZXsam5tfWNzy9zeacogEpg0cMAC0faQJIxy0lBUMdIOBUG+x0jLG11N/NYdEZIG/FaNQ+L4aMBpn2KktOSae9VCvXhRdWMr6ZL7sHBUPx66cT0pumbeKllTwL/ETkkepKi55me3F+DIJ1xhhqTs2FaonBgJRTEjSa4bSRIiPEID0tGUI59IJ55+kMBDrfRgPxC6uIJT9edEjHwpx76nO32khnLem4j/eZ1I9c+dmPIwUoTj2aJ+xKAK4CQO2KOCYMXGmiAsqL4V4iESCCsdWk6HYM+//Jc0yyX7tFS+OclXLtM4smAfHIACsMEZqIBrUAMNgMEDeAIv4NV4NJ6NN+N91pox0pld8AvGxzf895VU</latexit>
I(R) = I0 exp( R/hR)
銀河円盤部での表面輝度とradiusの関係
＊指数法則で近似できる理由は完全には解明されていない（天文学辞典）
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13.
The distribution of stars in galaxies
•銀河プレーンに垂直方向の表
面輝度プロファイル。
•それぞれの点は銀河中心から
の距離が異なる
•secĥ2でフィッティングして
いる。これは、自己重力等温
円盤を考えたときの解。
<latexit sha1_base64="EK2VB1CYCGLsnzPE7cPO7j3dMDY=">AAAB+3icbVDLTsMwENyUVymvUI5cLCokTiWpEHCs4MKxIPqQ2ihyXLe16jiR7SBKlF/hwgGEuPIj3Pgb3DYHaBlpV6OZXXk9QcyZ0o7zbRVWVtfWN4qbpa3tnd09e7/cUlEiCW2SiEeyE2BFORO0qZnmtBNLisOA03Ywvp767QcqFYvEvZ7E1AvxULABI1gbybfLIz+9y05Nf8p6ioXIdXy74lSdGdAycXNSgRwN3/7q9SOShFRowrFSXdeJtZdiqRnhNCv1EkVjTMZ4SLuGChxS5aWz2zN0bJQ+GkTSlNBopv7eSHGo1CQMzGSI9UgtelPxP6+b6MGllzIRJ5oKMn9okHCkIzQNAvWZpETziSGYSGZuRWSEJSbaxFUyIbiLX14mrVrVPa/Wbs8q9as8jiIcwhGcgAsXUIcbaEATCDzCM7zCm5VZL9a79TEfLVj5zgH8gfX5A2U9lAU=</latexit>
hR/hz ⇠ 10
ディスクはフラット
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14.
The distribution of stars in galaxies
明るさについて紹介してきたが、銀河の質量についても議論したい。
恒星種族モデルを仮定することで、銀河の質量と明るさを対応付ける。
Mass to light ratio : M/L(太陽質量、太陽luminosityで規格化)
典型的にはM/L 3くらい。しかし、観測バンドや（星の）場所による依存性もある。
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15.
The distribution of stars in galaxies
円盤部分のプロファイルはexponentialに従うが、bulge部分は異なる。
<latexit sha1_base64="vcq5SRtDjoM7RZDItTG9joRK9Lg=">AAACBHicbVC7TsMwFHXKq5RXgLFLRIVUBkpSIWBBqmBhLBV9SG2IHNdprdpOZDtIVZSBhV9hYQAhVj6Cjb/BbTNAy5Gu7tE598q+x48okcq2v43c0vLK6lp+vbCxubW9Y+7utWQYC4SbKKSh6PhQYko4biqiKO5EAkPmU9z2R9cTv/2AhSQhv1PjCLsMDjgJCIJKS55Z7LG43Di61M1L7PTY9xKeNu4T54SnnlmyK/YU1iJxMlICGeqe+dXrhyhmmCtEoZRdx46Um0ChCKI4LfRiiSOIRnCAu5pyyLB0k+kRqXWolb4VhEIXV9ZU/b2RQCblmPl6kkE1lPPeRPzP68YquHATwqNYYY5mDwUxtVRoTRKx+kRgpOhYE4gE0X+10BAKiJTOraBDcOZPXiStasU5q1RvT0u1qyyOPCiCA1AGDjgHNXAD6qAJEHgEz+AVvBlPxovxbnzMRnNGtrMP/sD4/AGTLZdt</latexit>
µ(R) = µ0 bnR1/n
μ：表面輝度
μ_0：中心での表面輝度
（＊対数グラフでのフィッティングであることに注意）
n=4の時はドボークルール（de
Vaucouleurs）プロファイル,n=1の時は
exponential
Sersic profile
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16.
The distribution of stars in galaxies
Sersic profile(dashed), bulge部分
M31の表面輝度
exponential (dotted), 円盤部分
long-dashed: Stellar halo部分
左右のグラフの違いはハロー部分のfitting
をpower-law(左),Sersic(右)で行ったかの
違い。
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17.
The distribution of stars in galaxies
•Luminosity fractionをradiusの関数とし
て描いた図。
•1kpcより小さい部分ではbulge支配的
で、1kpc-10kpcではdisk,10kpcより大
きいところではハローが支配的。
17

18.
The distribution of stars in galaxies
20kpcより大きいところでexcess
>diskではなく、stellar haloからの寄与 18

19.
The distribution of gas in galaxies
•全てのバリオン物質はかつてはガスの形を取っていたが、現在の円盤銀河では、
ほんの10％程度がcold/warmガスである。
•星は冷たい分子ガスから作られる。冷たいガスがは銀河の円盤部分に多く含まれ
ている。
•ガスの大部分は水素原子（HI）。
•天の川銀河では、水素原子（HI）、電離した水素（HII) 、水素分子（H2）が大部分
を占める。
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20.
The distribution of gas in galaxies
銀河のstellar massに対するHIガスの割合をプロット。
•天の川銀河の質量は
<latexit sha1_base64="Wss1bxMDGajPi8RdFCoanZ+fZuw=">AAACAnicbVA9SwNBEN3zM8avqJXYLAbBKtwFiZZBGxshgvmA5Dz2Nptkyd7usTsnhCPY+FdsLBSx9VfY+W/cJFdo4oOBx3szzMwLY8ENuO63s7S8srq2ntvIb25t7+wW9vYbRiWasjpVQulWSAwTXLI6cBCsFWtGolCwZji8mvjNB6YNV/IORjHzI9KXvMcpASsFhcNKB3jEDPbc+9Rzx/gmSDuqq2AcFIpuyZ0CLxIvI0WUoRYUvjpdRZOISaCCGNP23Bj8lGjgVLBxvpMYFhM6JH3WtlQSu9ZPpy+M8YlVurintC0JeKr+nkhJZMwoCm1nRGBg5r2J+J/XTqB34adcxgkwSWeLeonAoPAkD9zlmlEQI0sI1dzeiumAaELBppa3IXjzLy+SRrnkVUrl27Ni9TKLI4eO0DE6RR46R1V0jWqojih6RM/oFb05T86L8+58zFqXnGzmAP2B8/kDzcmWbg==</latexit>
6 ⇥ 1010
M
•質量が軽い銀河ほど、HIガスの割合は増える。
•質量が軽い銀河ほど、ガスと星の相互作用が重要
。ガスはそのうち約10％
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21.
The distribution of gas in galaxies
HIガスの密度プロファイル H2分子ガスの密度プロファイル
•10kpcより内側でほとんど一定で、外側では下がっていく。
•分子ガスもHIガスと同様の振る舞いだが、HIガスと比べてscale lengthが短く、
15kpcより外側では、分子ガスはほとんど存在しない。
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22.
The distribution of mass in galaxies
密度プロファイル
Radius
宇宙の構成要素
•宇宙では通常の物質（バリオン）より
も暗黒物質の方が多い。
•銀河内でも暗黒物質がバリオンよりも10
倍以上占めている。
•銀河のradiusで支配的な要素が異なる。
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23.
Brief tour of galaxy observations
＊銀河中心には超巨大ブラックホールがある
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24.
The distribution of mass in galaxies
銀河の質量分布
天の川銀河の質量の大部分は暗黒物質で占められている。
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25.
Star clusters
Open clusters
•銀河の円盤部分に存在。
•典型的なサイズは10pc程度。
•数百から1万個程度の星を含む。
Globular clusters
•数pcから１０pc程度のサイズ。
•1万から100万個程度の星を含むため、密度が大きい。
•比較的古い星で構成されている（宇宙年齢程度）
•天の川銀河にはおよそ１５０個程度のglobular clusterがある。
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26.
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27.
Backup
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28.
→温度が低い
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