2019.10.25（金）
前に読んだことのある「銀河の世界」の解説を読んで、いたく感心したので、銀河のことを勉強する。
引用：「ハッブル 銀河の世界」 岩波文庫 戎崎俊一 訳
「銀河の世界」の解説に、銀河は暗黒物質、恒星、高温ガス、低温ガスの4種類からできている、と書いてある。
ぼくは今まで、暗黒物質のことはともかく、ガスに二種類あるとは考えていなかったし、高温ガスというならば、これが恒星の元になるのかなというくらいに思っていたが、低温ガスこそが星の元であるそうだ。
低温ガスは冷却して収縮し、ある臨界的な密度に達すると、加速度的に進行するので、分裂を繰り返して小さな構造を細かく作り、最後はたくさんの星となる。
この結果、星と冷たいガスを含んだ矮小銀河がたくさんできる。
次に、矮小銀河同士の合体、衝突が繰り返され、銀河中央部に低温ガスの銀河円盤がつくられてゆく。
さらに、外縁部にある小銀河が時々落下してくる。
大・小マゼラン銀河のような、低温ガスに富んだ矮小銀河が落下してくる間は円盤が保たれる。
天の川銀河は今、このような進化段階にある。
アンドロメダ銀河は、最近、矮小銀河が落下したらしく、その中心部には低温ガスがまったく無くなっている。
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しかし、なぜだろう。宇宙の原初が超高熱であれば、生まれた水素は超高速で運動しているだろうから、どうして恒星の材料である水素は低温になったんだろう。
低温とは何度くらいなのか。
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引用：https://kotobank.jp/word/%E5%88%86%E5%AD%90%E9%9B%B2-155090
分子雲
星間分子のミリ波スペクトル線の電波観測によって存在が明らかになった，低温で高密度の星間ガスの雲。銀河系の星間物質の二大成分（分子ガスと中性水素ガス）のうち，分子ガスからなる雲である。光では暗黒星雲として観測される。主として水素分子からなり，一酸化炭素など多量の星間分子および星間塵（ダスト）を含んでいる。直径は 30〜300光年，質量は 1万〜100万太陽質量の雲で，それより希薄な中性水素ガスのなかに漂っている。恒星は，分子雲のなかでも高密度，低温のガス塊がみずからの重力で収縮して誕生する。したがって分子雲は星形成の母体である。オリオン大星雲のように生まれたての高温度星の近くには分子雲が存在している。銀河系全体でみると，中心から 2万光年あたりまでの円盤の星間ガスはおもに分子雲（分子ガス）からなり，銀河面にはりついて分布しており，外側では中性水素ガスが多い。
引用：Wikipedia
分子雲 (molecular cloud) または星間分子雲(interstellar molecular cloud) は、主に水素分子 (H2) からなる星間ガス雲のこと。分子雲の中でも特に密度の濃い分子雲コアは星が誕生する母体となる。
分子雲は、繊維状、シート状、泡状、不規則な塊状などの複雑な内部構造を持つ。その中で密度が大きい塊は「分子雲コア (molecular cloud core, dense molecular core) 」と呼ばれる。分子雲コアの温度は10K程度、直径0.1pc程度で質量は10太陽質量程度。水素分子密度は1万〜100万個cm-3。分子雲コアにある高密度の塵は、背景からの恒星の光を遮り、暗黒星雲と呼ばれるシルエットのように見える。
分子雲の主成分である水素分子は電磁波を放射できない。そのため、分子雲の研究には水素分子やヘリウムについで存在量が大きい一酸化炭素分子 (CO) が使われることが多い。他の銀河ではともかく、天の川銀河内ではCOの光度とH2の質量の比は一定と想定されている。
銀河系では、分子ガスは星間物質全体の体積の1%以下であるが、太陽系の軌道の内側にある質量の約半分を占めるほど、密度が高い領域である。分子ガスの塊は銀河系の中心から3.5-7.5キロパーセクの距離に環状に広がっている（太陽系は銀河系の中心から約8.5キロパーセクである）。銀河系の一酸化炭素の大規模なマップを見ると、ガスは銀河の渦状腕に沿って分布していることが分かる。分子ガスの大部分は銀河の渦状腕にあるため、分子雲は渦状腕を通過する時間である1000万年の間に形成されるとする説がある。
分子雲は銀河のディスクから垂直方向に約50-75パーセクの範囲に広がっており、特徴的なスケールハイトを持つ。これは、熱原子の130-400パーセク、熱イオンの1000パーセクと比べても狭い範囲である。
分子雲の分布は長距離的に見ると平均的であるが、詳しく見ると非常に不規則である。
太陽近傍の分子雲は非常に大きく見えるため、星座の一部分を覆い、オリオン座分子雲やおうし座分子雲のようにその星座の名前で呼ばれることがある。これらの分子雲は、グールド・ベルトと呼ばれる環状の構造に配置されている。銀河中心の周りには半径約200〜300パーセクの分子ガスの環があり、この中にはいて座B2と呼ばれる巨大分子雲複合体がある。いて座B2は化学種が豊富で、天文学者が新しい星間分子を探す対象の領域となっている。
ビッグバン
引用：Wikipedia
初期宇宙は考えられないほど高いエネルギー密度と、それに伴う非常に高い温度と圧力で一様・等方的に満たされていた。その後宇宙は膨張して冷却し、それに伴って相転移を引き起こした。この相転移は水蒸気が凝結したり水が凍ったりする物理過程と類似しているが、宇宙の相転移は素粒子に関連した過程である。
プランク時代の約E-35秒後、相転移によってインフレーションと呼ばれる宇宙の指数関数的膨張が引き起こされた。インフレーションが終了した後、宇宙の物質要素はクォーク・グルーオンプラズマと呼ばれる状態で存在していた（これにはクォーク、グルーオン以外のあらゆる粒子も含まれている。なお、2005年には、この宇宙初期に近い物質状態がクォーク・グルーオン液体として実験的に作られた可能性も報告された ）。このプラズマ中では粒子は全て相対論的速度で運動している。宇宙の大きさが大きくなるにつれて、温度は下がり続けた。ある温度に達したところでバリオン数生成（英語版）と呼ばれる未知の相転移が起こり、クォークとグルーオンが結合して陽子や中性子といったバリオンが作られた。「この時に、現在観測されている物質と反物質との間の非対称性が何らかの形で生まれた」と考えられている。
さらに温度が下がると、さらなる対称性の破れをもたらす相転移が起こり、これによって、この宇宙に存在する基本的な力と素粒子とが現在のような形になった。この後、ビッグバン元素合成と呼ばれる過程によって、陽子と中性子とが結合してこの宇宙に存在する重水素とヘリウムの原子核が作られた。宇宙が冷えるにつれて、物質の相対性理論的速度での運動は次第に収まり、物質の静止質量エネルギー密度の方が放射（電磁波）のエネルギー密度よりも重力的に優勢になった。およそ30万年後には電子と原子核とが結合して原子（そのほとんどは水素原子）が作られた。これによって放射は物質と相互作用する確率が低くなり、ほぼ物質に妨げられることなく空間内を進むことができるようになった。この時期の放射の名残が宇宙マイクロ波背景放射である。
高温ガス
引用：http://www.isas.jaxa.jp/topics/001181.html
銀河団は宇宙最大の天体で、数千万度の高温ガスや数百以上の銀河が重力に束縛されています。銀河団の高温ガスは、宇宙誕生から現在までに恒星や超新星爆発で合成された元素をため込んでいます。
銀河団中心部の高温ガスに含まれるケイ素、硫黄、アルゴン、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケルの元素の比がすべて太陽と同じであることがわかりました。太陽の元素組成は現在の宇宙で平均的な組成と言えそうです。
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宇宙は膨張して冷却し、水素原子がつくられたころは0度K近くになったのか。これが低温ガスの元か。
引用：https://astro1.sc.niigata-u.ac.jp/~nishi/kenkyu/saisho.html
原始ガスには重元素が含まれていないため、水素分子の 振動・回転準位の励起による放射冷却が、星形成過程での重要な 冷却元となる。そのため、水素分子の生成および解離反応をきちんと 考察する必要がある。水素分子は双極子モーメントを持たないため、 気相での水素原子同士の衝突ではほとんど形成されない （そのため星間空間では固体微粒子上での形成過程が重要になる）。 そこで電子を触媒として水素分子を形成する過程が重要である。 解離反応は通常の衝突過程が重要で 2000 K 程度以上の高温で効いてくる。 もし水素分子による冷却が効かないと、ジーンズ質量は、 星の質量スケールを数桁上回る。 そのため、原始ガス雲中で星形成が有効に起きるためには水素分子による冷却が 必要なのである。
引用：https://kotobank.jp/word/%E3%82%B8%E3%83%BC%E3%83%B3%E3%82%BA%E8%B3%AA%E9%87%8F-789209
一辺がジーンズ波長＊（λj）の立方体中に含まれた流体の質量を Mj で表し，これをジーンズ質量という．星間雲などが自己重力で収縮を始めるための質量の下限はほぼこの Mj に等しくなることがわかっている．
ジーンズ波長
一様で等方的な流体が，静止して力学的に平衡であるとする．これに摂動として振動数 ω，波数ベクトル κ の小さな振幅の振動を加えると，
ω^2＝c^2κ^2−4πGρ0
という分散関係式が得られるが，ここで G は万有引力定数，c は流体の音速，ρ0 は非摂動状態における流体の密度である．波長 λ（＝2π/κ） が下の λj より大きいと，ω^2 は負となるので，この振動は時間とともに成長する．
λj =c*root(π/(Gρ0))
この限界波長のことをジーンズ波長と呼ぶ．
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メシエカタログで、銀河、星団、星雲、星群、二重星にわけてみた。
引用：Wikipedia、星座表アプリ
星雲M1かに
星団M2,M3,M4,M5,M6ちょう,M7トレミー
星雲M8干潟
星団M9,M10,M11野鴨,M12,M13,M14,M15
星雲M16わし,M17オメガ
星団M18,M19
星雲M20三裂
星団M21,M22,M23,M24,M25,M26
星雲M27亜鈴状
星団M28.M29,M30
銀河M31アンドロメダ230万光年,M32,M33さんかく座240万光年
星団M34,M35,M36,M37,M38,M39
二重星M40
星団M41
星雲M42オリオン大.M43
星団M44プレセペ,M45プレアデス,M46,M47,M48
銀河M49
星団M50
銀河M51子持ち
星団M52,M53,M54,M55,M56
星雲M57環状
銀河M58,M59,M60,M61
星団M62
銀河M63ひまわり,M64黒眼,M65,M66
星団M67,M68,M69,M70,M71,M72
星群M73
銀河M74うお座3500万光年
星団M75
星雲M76小亜鈴状
銀河M77
星雲M78
星団M79,M80
銀河M81ボーデおおぐま座1200万光年,M82葉巻,M83南の回転花火うみへび座,M84,M85,M86,M87おとめ座A,M88,M89,M90,M91
星団M92,M93
銀河M94,M95,M96
星雲M97ふくろう
銀河M98,M99,M100,M101回転花火おおぐま座2700万光年,M102りゅう4000万光年
星団M103
銀河M104ソンブレロおとめ座5000万光年,M105,M106
星団M107
銀河M108,M109,M110