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SCIENTIFIC AMERICAN April 2020

New View of the Milky Way

見えてきた天の川銀河の姿

By Mark J. Reid /Xing-Wu Zheng M. J. リード /X.-W. ジェン
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Hundreds of years ago explorers sailed across oceans and traversed uncharted continents to map Earth, and in the past half a century space probes have photographed most of our solar system. Yet as well as we have come to know our astronomical backyard, our image of the larger neighborhood—our Milky Way galaxy—is blurry. The reason is obvious: we cannot get outside it to take a peek. Imagine sending a spacecraft on a multimillion-year journey to go beyond our galaxy, look back and snap a picture: clearly impractical. We are left with many open questions about our cosmic home, such as how many spiral arms the galaxy has, whether the large structure closest to the sun counts as an arm and where in the galaxy our solar system lies.  数百年前,探検家が大海原を越えて未踏の大陸を横断し,地球の地図が作られた。そして,この半世紀,宇宙探査機によって太陽系の大部分が撮影されてきた。しかし,身近な宇宙ともいえる太陽系のことがわかってきた一方で,より広い近隣の宇宙,つまり天の川銀河のイメージはぼんやりとしている。理由は明らかだ。外から眺めることができないからだ。宇宙探査機を何百万年もかけて天の川銀河の外に送り出し,振り返らせて写真を撮るというのは,明らかに現実的でない。天の川銀河に渦状腕(かじょうわん)は何本あるのか,太陽の最寄りの大構造は渦状腕の1つなのか,太陽系は天の川銀河内のどこに位置するのかなど,多くの未解決問題が残されている。
Recent efforts, however, have begun to map the Milky Way from the inside out, allowing us to assemble an accurate snapshot of its structure for the first time. This emerging vista is the result of several large projects involving advanced radio and optical telescopes, including our program, the Bar and Spiral Structure Legacy (BeSSeL) Survey. For this effort, we were granted an unprecedented amount of observing time—5,000 hours—on the Very Long Baseline Array, a system operated by the National Radio Astronomy Observatory and funded by the National Science Foundation.  しかし,天の川銀河の完全な地図を作ろうとする最近の取り組みによって,その構造の正確なスナップショットを作り上げることが初めて可能になった。その全体像は高性能な電波望遠鏡や光学望遠鏡を用いた複数の大規模プロジェクトの成果であり,私たちが取り組んでいるBeSSeL(Bar and Spiral Structure Legacy)サーベイもその1つだ。この取り組みのために私たちは超長基線アレイ(VLBA)での5000時間という前例のない長さの観測時間を与えられた。VLBAは,全米科学財団から資金を得て米国立電波天文台が運用する観測システムだ。
Our initial results offer a new and improved view of the Milky Way. In addition to gaining a better understanding of what the Milky Way looks like, we are starting to clarify why galaxies such as ours exhibit spiral structure and how our astronomical home fits into the universe as a whole.  私たちの初期の結果は天の川銀河のより正確な姿を描き出した。その形状に関する理解が深まるだけでなく,天の川銀河のような銀河がらせん構造を有する理由や,天の川銀河が宇宙全体においてどのような位置づけにあるかが明らかになりつつある。
THE COSMIC NEIGHBORHOOD
In the early 1800s William Parsons, the third Earl of Rosse, built a 72-inch telescope—huge for its time. He observed and drew what we now call the Whirlpool Galaxy, which clearly had a spiral pattern. Without knowledge about how far away it was or about the scale of the Milky Way, however, it was unclear whether the Whirlpool was a small structure inside our galaxy or a large nebula similar to it. Debate on these points continued into the early 1900s, until Edwin Hubble, using a technique developed by Henrietta Leavitt to measure the distance to bright stars, showed that the Whirlpool and similar spirals were far outside the Milky Way. This revelation upended the notion that the Milky Way might encompass the entire universe.
 近隣の宇宙
 19世紀前半,第3代ロス伯爵パーソンズ(William Parsons)は口径72インチ(約180cm)の望遠鏡を作った。当時としては大きな望遠鏡だ。彼は現在「子持ち銀河」と呼ばれる天体を観測し,そのスケッチを描いた。この銀河にははっきりとした渦状腕があった。しかし,銀河までの距離や天の川銀河の大きさがわからなかったため,子持ち銀河が天の川銀河内の小規模な構造なのか,天の川銀河に似た大きな星雲なのかははっきりしなかった。
 この議論が決着したのは20世紀の初めで,ハッブル(Edwin Hubble)が,リービット(Henrietta Leavitt)が考案した明るい恒星までの距離を測定する手法で子持ち銀河などの渦巻銀河が天の川銀河のはるか外側に存在することを証明した。この事実によって,天の川銀河が宇宙のすべてであるとする考えは覆された。