アンドロメダ -星雲から銀河へ

銀河という言葉は、ギリシャ語で天の川を意味するgalaxiasに由来しています。 今日、銀河は宇宙に散らばる非常に大きな星の集団の総称として使われている。 現在、銀河の総数は2×1011個から2×1012個、あるいはそれ以上と推定されています。 このような膨大な数を前にすると、100年も前に私たちが住む天の川銀河が宇宙の全てだと考えていたことを忘れがちになる。 1925年1月1日、H.N.ラッセルがアメリカ科学振興協会でエドウィン・ハッブルの論文を読み上げ、渦巻星雲が実は別の銀河であることを立証したのだ。 1925年のこの画期的な論文に至る天文学の歴史は、ほぼ千年前にさかのぼりますが、以下では、その道のりの中で、最も近い銀河の隣のアンドロメダに関するほぼすべての重要な駅のいくつかを簡単に概説します。 天文学では、プトレマイオスの『数学的統覚論』（Mathēmatikē Syntaxis）、通称『アルマゲスト』まで遡ることができます。 プトレマイオスは、西洋天文学を確立したこの著作の中で、合計6つの天文星雲を挙げているが、それらに大きな注意を払うことはない。 プトレマイオスの星雲はすべて、肉眼では解像できないほど遠方にある不明瞭な星団であった。 アンドロメダ星雲は、ペルシャの天文学者アブド・アル・ラフマン・アル・スーフィー（通称アル・スーフィー）が964年頃に著した『恒星記』に記録されたもので、これが本当の星雲とされる最初のものである。 3637>

ガリレオは初期の望遠鏡観測で、天文星雲が望遠鏡で見ると多くの見えない星に分解することを明らかにしました。 しかし、1612年、ガリレオの望遠鏡のライバル、シモン・マリウスが初めてアンドロメダ星雲に望遠鏡を向け、彼の望遠鏡レンズで見たときに星に分解されないことを確認したのです。 マリウスは『ムンドゥス・イオヴィアリス』（1614年）の中で、自分が見たものを次のように説明している：

その第一は、1612年12月15日から覗眼鏡を使って、全天で見つけることのできない、ある素晴らしい形をした恒星を発見し観察したことである。 それはアンドロメダ座の帯の3番目と最北端の近くである。 器具がなければ、同じものがある種の小さな雲のように見える。器具を使っても、蟹座の星雲星や他の星雲星のようにはっきりとした星は見えず、むしろ白い光線だけが見え、中心に近いほど明るくなる。中心には鈍くて薄い光があり、その直径は約1/4度であった。 明るい蝋燭を透明なランタンで遠方から観察すると、ほぼ同じ輝きが現れる。

星雲の研究は、18世紀にフランスの彗星ハンター、シャルル・メシエ（1730-1817）の仕事によって初めて成熟した。 メシエは、彗星を発見したハンターが、夜空に浮かぶ不明瞭な星雲と彗星を区別しやすくするために、毎晩の監視で発見した星雲の位置と外観をカタログにまとめ始めました。 1781年に出版された最終版は「メシエ・カタログ」と呼ばれ、110のメシエ天体（当時は星雲・星団）のリストが含まれている。 現在、メシエ天体として知られているのは、銀河39個、惑星状星雲5個、その他7種類の星雲、星団55個である。 アル・スーフィーの本を知らないメシエが、マリウスの仕業と偽って発見したアンドロメダ星雲は、メシエ天体M31である。

メシエのカタログは、コメットハンターが彗星とその他の暗い天体を区別するのに役立つように編集されましたが、通常、いわゆる深宇宙天文学の初期の例と見なされています。 彼は妹のキャロラインと一緒に、20フィートの反射望遠鏡を使って、星以外の天体をすべて記録し、四分円ごとに天の地図を整然と作りました。 キャロラインと彼は、3つのカタログに2400の星雲を記録しました。

彼らは、記録した天体を8つのクラスに分類した。 (I)明るい星雲、(II)暗い星雲、(III)非常に暗い星雲、(IV)惑星状星雲、(V)非常に大きな星雲、 (VI)非常に圧縮されて豊かに集まった星団、 (VII) 小さな星と大きな星が圧縮されて集まった星団、 (VIII) 粗くばらけた星団、です。 ハーシェルのカタログは、彼の息子、後のジョン・ドレイヤーによって拡張され、1888年に7840個の深宇宙天体の新一般カタログ(NGC)となった。 NGCの番号は、現在でもそこに記録されている天体のほとんどに使われている。 1785年、ハーシェルはアンドロメダ座の中心部にかすかな赤味を帯びた天体を観測した。 1750年、イギリスの天文学者トーマス・ライト（1711-1786）は『宇宙の新仮説に関する原論』を発表し、天の川銀河の形を初めて正しく記述した。 また、微光星雲の正体は遠方の銀河であると推測している。

興味深いことに、彼の推測はドイツの哲学者イマニュエル・カント（1724-1804）によって取り上げられ、匿名で出版された『普遍的自然史と天動説』（1755）でさらに発展しました。 3637>

1850年、ウィリアム・パーソンズは、19世紀に作られた最大の反射望遠鏡「パーソンズタウンのリヴァイアサン」を使って、アンドロメダ星雲の渦巻き構造を初めて特定することができた。

1864年、恒星分光学のパイオニアであるウィリアム・ハギンズは、アンドロメダのスペクトルがガス状星雲のそれとは異なることに注目しました。 また、ハギンズが観測したスペクトルは、個々の星のスペクトルと同じ特徴を持っており、彼はアンドロメダが実際に恒星であると結論付けました。

私たちはすでに、アル・スーフィーによる小さな雲の最初の記録から長い道のりを歩んできたのです。 1887年、渦巻き星雲を形成途中の太陽系と考えたアイザック・ロバーツが、アンドロメダを初めて写真に撮りました。

1912年、アメリカの天文学者Vesto Slipherが、分光法を用いてアンドロメダの回転速度を測定したところ、秒速300キロメートルと、これまでに測定された最も速い速度だった。

1917年にヘーバー・カーチスがアンドロメダ座の新星を観測し、さらに11個を写真記録で発見した。 これらは、天球上で観測された他の新星よりも平均して10等ほど弱かった。 このデータから、彼はアンドロメダが50万光年離れていると推定した。

1920年4月26日、ヘーバー・カーティスとハーロー・シャプレーは、渦巻星雲の性質についてスミソニアン自然史博物館でいわゆる大討論会を開いた。 カーティスは、それらは遠方の独立した銀河であると主張し、シャプレーは、それらははるかに小さく、はるかに近いので、宇宙全体である天の川銀河の中にあると主張した。 この論争は、天文学の優先問題にまで発展しました。

1922年、エルンスト・エピックは星の速度を使ってアンドロメダの距離を測定した。 彼の推定は150万光年だった。

冒頭で述べたように、エドウィン・ハッブルはケフェイド変光星を使ってアンドロメダの距離を測定し、アンドロメダが天の川の中の星雲ではなく、別の銀河であることを決定的に証明して、ようやく決着がついたのである。 3637>

興味深いことに、ケフェイドを用いて距離を決定する方法は、ハーバード大学のコンピューターの一人、ヘンリエッタ・スワン・リービットによって、1908年にマゼラン雲の中の何千もの変光星を調査し、その結果を1912年に発表して開発されたものです。

アル・スーフィーの星雲からカーティスの銀河までのアンドロメダの歴史的な旅の物語は、科学的知識が、異なる興味や動機を持つ世代の研究者がその成長に直接的、間接的に貢献しながら、時間とともに成長することを非常にうまく示している

投稿 2018/01/11

修正しました。