「銀河 」とは異なります。
銀河系 [ 注釈 1] [ 8] 英 :the Galaxy ）または天の川銀河 [ 注釈 1] [ 8] 英 :Milky Way Galaxy [ 8] 太陽系 を含む銀河 の名称である[ 8] [ 9] 地球 から見えるその帯状の姿は天の川
2000〜4000億の恒星が含まれる棒渦巻銀河 とされ[ 5] [ 10] 局所銀河群 に属している。
通常の銀河と同様、銀河系も数多くの恒星 や星間ガス などの天体 の集まりで、全質量 は太陽の1兆2600億倍[ 4] 可視光 などの電磁波 を放出している質量の合計は5.1%以下の643億太陽質量[ 4] 暗黒物質 である。中心付近には比較的古い恒星からなる密度の高いバルジ を持ち、それを取り巻くように若い恒星や星間物質 からなる直径約8万-10万光年 のディスク （銀河円盤）がある。ディスク（銀河円盤）の厚さは中心部で約1万5000光年、周縁部で約1000光年で凸レンズ状の形状を持つ。ディスク（銀河円盤）の中には明るい星や散開星団 、散光星雲 などが多く見られる渦状腕が存在する。大きさを相対的に例えると、銀河系を直径130 kmに縮めた場合、太陽系は約2 mほどの大きさになる。バルジとディスクのさらに外側には約130個の球状星団 などからなる直径約25万から40万光年の球形の銀河ハロー が存在する。銀河系の中心は地球の立場から見るといて座 の方向に約3万光年離れた所に位置しており、いて座A という強い電波源がある。いて座Aの中心部（いて座A* ）には超大質量ブラックホール が存在することが確実視されていたが、2022年5月12日、ブラックホールの直接観測を目指す国際プロジェクトイベントホライズンテレスコープ (EHT) により、いて座A*に存在する超大質量ブラックホールの直接観測に成功したと発表された。ブラックホールの直接観測に成功したのはM87 の中心にある超大質量ブラックホールに次いで観測史上2例目である[ 11]
天の川は天の赤道 に対してはるか北のカシオペヤ座 からはるか南のみなみじゅうじ座 までの範囲に達している。このことから、地球の赤道面や軌道面である黄道 面が銀河面に対して大きく傾いていることが分かる。また、天の川によって天球 がほぼ同じ広さの二つの半球に分けられることから、太陽系は銀河面に近い位置にあることが分かる。
銀河系の絶対等級 は直接測定することが不可能であるため確実な数値として表現することは出来ない。そこで研究者の間では、約-20.5等という値が慣習的に受け入れられている。
銀河系の一部は地球上から天の川として観測できるが、肉眼では淡い光の帯としか見えないため、それが星々から成り立っていることは分かっていなかった[ 12] [ 13]
ハーシェルが恒星の計数観測を元に描いた銀河系。中央やや左にある大きめの点が太陽系の位置を表す。 天の川が遠く離れた星々からなっているという説を最初に唱えたのは紀元前400年頃の学者デモクリトス である。その後、1609年 にガリレオ・ガリレイ が望遠鏡 を使って天の川を観測し、天の川が無数の星 の集まりであることを確認した[ 14] 1755年 にはイマヌエル・カント が、天の川も太陽系と同様に多くの恒星が重力 によって円盤状に回転している天体であるとする説を唱えた。1788年 にはウィリアム・ハーシェル が恒星の見かけの明るさを距離に対応づけることで恒星の3次元的な空間分布を求める計数観測を行い、天の川が直径を約6000光年 、厚みを約1000光年の円盤状の構造であるとし、太陽がそのほぼ中心にあるとした[ 15]
20世紀 にはヤコブス・カプタイン やハーロー・シャプレー によってより正確な銀河系の構造が求められた。1908年にはハーバード大学天文台のヘンリエッタ・スワン・リービット がケフェイド変光星 の変光周期と絶対等級が比例する、いわゆる周期-光度関係 を発見したことで[ 16] [ 17] ヒーバー・ダウスト・カーチス の間でいわゆる「大論争 （The Great Debate）」が起き、その中でシャプレーは渦巻銀河が銀河系の内部に、カーチスは外部にあることを主張した[ 18] エドウィン・ハッブル がアンドロメダ銀河までの距離を算出し、アンドロメダ銀河が銀河系外部に存在することが明らかになったため、銀河系以外にも銀河が存在することが確かめられた[ 19] 1958年 にはヤン・オールト によって21cm線 による電波 観測がおこなわれ、これによって銀河系が渦巻銀河 であることが明らかになった[ 20]
銀河系の年齢は、約130億年と見積もられている[ 21] [ 22] HE 1523-0901 の132億年や[ 23] HD 140283 の約145億年などがある。HD140283の年齢が正しければ約138億年前の宇宙開闢よりも古くなってしまうが、誤差が8億年ほど存在するため、最も若い見積もりであれば矛盾は解消する[ 24]
銀河系はおおよそ100億年前にガイア＝エンケラドゥス (Gaia-Enceladus)と呼ばれる矮小銀河 と衝突し合体した。この際の残骸が銀河系のハローを形成したとの研究が2019年に発表されている[ 25] [ 26]
銀河系の渦状腕の構造（黄色の点は太陽系）の想像図。グレーの部分は太陽系から見て銀河系の反対側にあるため、詳細な構造が不明である領域。 銀河系はハッブル分類 でSBbcに分類される棒渦巻銀河 で[ 10] 太陽質量 であり[ 4] [ 5]
銀河系が普通の渦巻銀河でなく棒渦巻銀河であると考えられるようになったのは1980年代 になってからである。2005年にスピッツァー宇宙望遠鏡 によって行われた観測でもこのモデルは裏付けられており、さらに銀河系の棒構造はそれまで考えられていたよりも大きいことが明らかになっている[ 27]
銀河系の中心には超大質量ブラックホール と目される、非常に大きな質量を持つ小さな天体（いて座A* ）が存在しており、2022年5月12日には直接観測に成功したと発表されている[ 28] [ 29]
銀河系は多くの銀河の場合と同様に、銀河系内の恒星の軌道速度 が中心からの距離によらずほぼ同じ速度となるような質量分布を持っている。中心のバルジや外縁部を除くと、銀河系の恒星の典型的な速度は約210から240 km/sである[ 30] ケプラー運動 のような、異なる軌道を持つ天体がその軌道に応じて異なる軌道速度を持つ場合とは大きく異なっている。
銀河系のディスク（銀河円盤）の両端を結んだ直径は約10万光年と見積もられている[ 31]
銀河系の棒構造は約2万7000光年の長さを持ち、太陽系と銀河中心を結ぶ直線に対して約44±10度の角度で銀河中心を貫いている。棒構造は主に年齢の古い赤い星から形成されている。
銀河北極から見た銀河系の渦状腕の構造図。実線は観測によるもので、点線は推定。大半の星は時計回りに移動する。太陽（中央上部にある黄色い点）の位置からの灰色の線は、各星座の方向を表している。 銀河系の各渦状腕は（他の全ての渦巻銀河と同様に）対数螺旋 を描いており、その角度は約12度である。銀河系には銀河中心から伸びた4本の渦状腕が存在すると考えられていて、それぞれ以下の名称が付けられている。
また、これ以外に二つの小さな腕や弧が存在する。代表的なものは以下の腕である。
銀河系のディスク（銀河円盤）は古い恒星や球状星団からなる回転楕円体 の銀河ハローに取り囲まれている。銀河ハローの直径は約25万 - 40万光年である[ 32] 星形成 が行なわれているが、銀河ハローでは星形成はほとんど見られない。散開星団 も主にディスク（銀河円盤）に存在している。
銀河系の質量のほとんどは暗黒物質 で、ダークハローを形成している。ダークハローは銀河中心に向かって密度が高くなっている[ 33]
21世紀初頭の発見によって、銀河系の構造についての知識は広がりつつあると共に誤った知識から正しい知識へと変わりつつある。2005年、アンドロメダ銀河 (M31) のディスクがそれまで考えられていたよりもずっと大きく広がっていることが発見され[ 34] [ 35] いて座矮小楕円銀河 の発見と同時に、銀河の「破片」からなる帯がいて座を中心として極軌道を描いて取り巻いていることが発見され、これはこの伴銀河が銀河系との相互作用によって分裂しつつある姿であることが明らかになっている。この帯はいて座ストリーム と呼ばれ[ 36] [ 37] おおいぬ座矮小銀河 の発見に伴って、この銀河と銀河系との相互作用で生じた銀河の小片がリングとなって銀河系のディスクを取り巻いているのも見つかっている。
2006年1月9日 、プリンストン大学 のMario Juric他はスローン・デジタル・スカイサーベイ の北天のデータから、天の川の中に現在考えられている銀河系のモデルに合わない巨大な（満月の約5000倍の面積に広がっている）淡い構造を発見したと発表している。この構造は恒星の集団で、銀河系の渦状腕の面に対してほぼ垂直に広がっている。彼らはこの構造についての可能性の高い解釈として、矮小銀河が銀河系と合体しつつある姿ではないかとしている。この銀河は暫定的にVirgo Stellar Streamと名付けられ、地球から見ておとめ座 の方向に約3万光年離れた位置に存在している[ 38]
2006年5月9日 にはDaniel ZuckerとVasily Belokurovが、同様にスローン・デジタル・スカイサーベイの観測データからりょうけん座 とうしかい座 の位置に2個の矮小銀河を発見したと発表している[ 39]
チャンドラ X線観測衛星による銀河系中心部のX線モザイク画像2MASSの観測データに基づく銀河系の赤外線画像 太陽はオリオン腕の内側の縁近く、銀河中心から7.94±0.42 kpcの距離[ 40] [ 41] [ 42] 局所恒星間雲 と呼ばれる星間雲に属している。太陽系が属している腕と隣のペルセウス腕との距離は約6500光年である[ 43] ハビタブルゾーン の中にあると考えられている。
太陽が銀河系内を運動する方向を太陽向点 と呼ぶ。太陽の銀河系内運動の標準的な方向はベガ の近くのこと座 とヘルクレス座 の境界付近で、銀河中心から約86度の方向である。太陽の銀河系内の軌道はほぼ楕円軌道で、これに銀河系の渦状腕や一様でない質量分布による摂動が加わっていると考えられている。太陽は現在、この軌道上の近銀点（銀河中心に最も近づく点）の手前約1/8の位置にいる。
太陽系が銀河系内の軌道を一周するには約2億2500万から2億5000万年ほどかかり[ 44] [ 45] 天文単位 、約1400年で1光年 進む。
銀河系は、アンドロメダ銀河やさんかく座銀河 (M33) など約50個の銀河とともに局所銀河群 を構成している[ 46] [ 47] おとめ座超銀河団 の一部となっている。
銀河系には局所銀河群の数多くの矮小銀河が周回している。これらの矮小銀河の中で最も大きいものが直径約2万光年の大マゼラン雲 である。これに対して最も小さいりゅうこつ座矮小銀河 、りゅう座矮小銀河 、しし座II矮小銀河 は直径500光年しかない。銀河系を周回する矮小銀河は、これら以外に小マゼラン雲 、おおいぬ座矮小銀河 （銀河系に最も近い）、いて座矮小楕円銀河 （かつて最も銀河系に近いと考えられていた）などがある。
一般的な意味では、アインシュタイン の特殊相対性理論 によれば宇宙空間における物体の絶対速度という考え方には意味がない[ 48]
このことを念頭において、多くの研究者は、近傍の銀河の観測位置に対して銀河系は約630km/sの速度で宇宙空間を運動していると考えている[ 49] 宇宙マイクロ波背景放射 の非等方性の観測結果にも整合している。
21世紀初頭の推定ではこの値は130 km/sから1,000 km/sまでばらつきがある。仮に銀河系が600 km/sで運動しているとすると、我々は1日に5184万 km移動しており、1年では189億 km動くことになる。これは我々が毎年地球から冥王星 までの距離の約4.5倍を移動していることを意味する。銀河系の運動方向はうみへび座 の方向だと考えられている。
銀河系から約230万光年 離れた位置にあるアンドロメダ銀河 は秒速約122 kmの速度で銀河系に近づいており[ 50] [ 51] [ 52] 楕円銀河 を形成すると考えられている[ 53]
地球から見た天の川銀河中心部
地球から見た天の川銀河中心部
地球から見た天の川銀河中心部
レーザー光が銀河の中心を指している
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