天の川銀河の全体像と天の川

コンピューターシミュレーションで計算した天の川銀河の映像です。人間の見ることのできる「可視光」をイメージして映像化してあります。中心に細長い「棒状構造（バー）」が存在し、その外側には明瞭な2本の「渦巻き腕」が存在します。渦巻き腕は、途中で枝分かれするなど複雑な構造をしていると予測されます。

渦巻腕の中には、いくつか赤く明るい点が分布しているのがわかります。これは「HII領域（エイチ・ツーりょういき）」（または「散光星雲」）と呼ばれるもので、ガス雲から誕生したばかりの若い星（若い星団）が存在する領域です。

天の川銀河が薄い円盤状の形状をしていると考えられています。この映像から夜空に見える「天の川」が、我々が円盤状の銀河の内部に位置しているために生じた星の分布の偏りであることがわかると思います。

太陽系位置を銀河面に垂直に通過した時の様子（星間ガスの分布）

天の川銀河の中には、太陽のような恒星（星）の他にたくさんの星間物質（星間ガス）が存在します。星間物質は星と星の間に存在する希薄な気体（ガス）です。星間ガスは密度は、1立方センチメートルあたり水素原子が1/100個以下の希薄なものから、水素原子が100個を超えるような雲状（星間雲）まで様々です。天の川銀河全体は水素原子ガス（HIガス）が広く分布していて、渦巻き腕や銀河中心領域には水素分子ガス（分子雲）が分布していると考えられています。分子雲は密度が高く、一部の領域が自分の重力で収縮することなどのよって新たな星をつくります。

この映像では、星の他に「分子雲」（淡い黄色の雲状のもの）の分布の様子の予測を示しています。分子雲は電波という人間の眼では見ることができない電磁波を出して輝いています。一方で、分子雲は雲として星の光を隠してしまいます。そのため人間の眼では、分子雲は「暗黒帯（ダークレーン）」として観測されます。

天の川銀河紀行 (3D VR)

スーパーコンピュータをつかってシミュレーションした天の川銀河の中を旅してみましょう。これはJASMINEプロジェクトと国立天文台4D2Uで共同製作した「天の川銀河紀行」の映像です。3D VRになっていますので、お好きな方向の映像を楽しむことができます。前半では星や星間ガスの動きが停止している状態で、天の川銀河の中を旅することができます。中盤では星や星間ガスの運動している様子が映像化されています。実際の天の川銀河の中は、このような動きが数100万〜数億年くらいかけて起こっていると考えられています。

ウェブブラウザでご覧の場合：映像上をマウスカーソルでドラッグすることで，お好きな方向の映像をご覧になることができます。

スマートフォンでご覧の場合：YouTube App (iOS 用、Android 用) をご利用になると、スマートフォンの向きを変えることでお好きな方向の映像がご覧になれます。

天の川銀河はどのようにできてきたのか？

天の川銀河はずっと同じ姿ではありません。宇宙は約138億年前にビッグバンによって誕生し、それ以降、膨張を続けています。ビッグバンの前におこったインフレーションという急膨張により、ミクロな時空ゆらぎを起源とした初期宇宙の密度ゆらぎが、自己重力により成長し、現在の天の川銀河や宇宙の構造を作ったと考えられています。このような宇宙初期のゆらぎから、天の川銀河がどのように誕生したのかをシミュレーションした映像です。

初期には現在の天の川銀河よりもずっと小さな銀河が誕生します。そのような小さな銀河が合体を繰り返し、徐々に大きな銀河へと成長していきます（階層的合体成長）。銀河の合体過程では星形成の材料となるガスが大量に圧縮されて、急激な星形成がおこります。また、大量に形成された星々の一部は超新星爆発を起こし、周りのガスを激しく吹き飛ばします。

このような激しい銀河合体は初期に多く起こり、銀河の構造を大きく変化させます。合体後の銀河の形状は、天の川銀河のような円盤状ではなく、楕円銀河のような形状になります。銀河合体後、新たに周りからガスが静かに降り積もり、円盤銀河へと成長していきます。

階層的合体成長の痕跡は、特に銀河円盤の外側の「ハロー」と呼ばれる領域に残ることが予測されていました。最新の「Gaia」衛星の観測データから約100億年前に「ガイア・エンセラダス」という銀河が天の川銀河に合体した証拠など、多くの観測的証拠が発見されつつあります。