銀河は、見かけの形によって渦巻銀河（棒渦巻銀河を含む）・楕円銀河・不規則銀河などに分類される。楕円銀河の特徴について述べた文としてあてはまるものを、次のア〜オからすべて選べ。
- ア 星間物質（星間ガスや星間塵）が少ない
- イ 中心部から渦巻き状にのびる腕をもつ
- ウ 年老いた恒星が多く、全体として赤みがかって見える
- エ 新しい恒星が活発に誕生している
- オ 外形は円形から楕円形で、腕のような構造が見られない
銀河の分類
渦巻銀河（棒渦巻銀河を含む）・楕円銀河・不規則銀河の形と、星間物質の量・恒星の年齢・色・星の誕生の活発さの違いを観測結果から判定できる
前提
- 銀河系の構造 （高校地学 恒星と宇宙（知識））
- 恒星の誕生と主系列星 （高校地学 恒星と宇宙（知識））
この技能までの道筋（66 技能）
読み込み中…
右端（太枠）がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る（前提が先）
- 太陽系の天体と銀河系 （中学理科 地学分野の用語と知識）
- 銀河系の構造 （高校地学 恒星と宇宙（知識））
- 恒星の色・スペクトル型と表面温度 （高校地学 恒星と宇宙（知識））
- 小数の四則計算 （算数 計算と数のきまり）
- 分数のたし算・ひき算 （算数 計算と数のきまり）
- 分数のかけ算・わり算 （算数 計算と数のきまり）
- 小数と分数のまじった計算 （算数 計算と数のきまり）
- 逆算（□ を求める） （算数 計算と数のきまり）
- 正負の数の加法・減法 （中学数学 数と式）
- 四則の混じった計算の順序 （算数 計算と数のきまり）
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合 （中学数学 数と式）
- 分配法則を使った計算のくふう （算数 計算と数のきまり）
- 文字式の計算（同類項・分配法則） （中学数学 数と式）
- 1 次方程式の解き方 （中学数学 方程式）
- 比例・反比例の式とグラフ （中学数学 関数）
- ウィーンの変位則と表面温度 （高校地学 恒星と宇宙）
- 約数の見つけ方 （算数 整数の性質）
- 素因数分解と約数の個数 （算数 整数の性質）
- 平方根の意味と根号の簡単化 （中学数学 数と式）
- 根号の乗除と加減 （中学数学 数と式）
- 指数の拡張と指数関数 （数学II 指数関数と対数関数）
- 対数の定義と性質 （数学II 指数関数と対数関数）
- 等級と明るさの比 （高校地学 恒星と宇宙）
- 光度・半径・表面温度の関係 （高校地学 恒星と宇宙）
- HR 図と恒星の分類 （高校地学 恒星と宇宙（知識））
- 回路の性質と計器の使い方 （中学理科 物理分野の用語と知識）
- 電流と磁界・電磁誘導の用語 （中学理科 物理分野の用語と知識）
- 磁場と磁力線 （高校物理 電磁気と交流（知識））
- 電流が磁場から受ける力（フレミングの左手の法則） （高校物理 電磁気と交流（知識））
- 三角形・四角形の面積 （算数 平面図形）
- 三平方の定理 （中学数学 相似と三平方の定理）
- 特別な直角三角形の辺の比 （中学数学 相似と三平方の定理）
- 最大公約数と最小公倍数 （算数 整数の性質）
- 比の性質と簡単な比 （算数 割合と比）
- 三角形の角の大きさ （算数 平面図形）
- 相似な三角形と長さの比 （算数 平面図形）
- 対頂角と平行線の同位角・錯角 （中学数学 平面図形）
- 三角形の相似条件と対応する辺の長さ （中学数学 相似と三平方の定理）
- 三角比の定義と値 （数学I 図形と計量）
- 三角形の外角と角の組み合わせ （中学数学 平面図形）
- 二等辺三角形の角 （中学数学 平面図形）
- 平行四辺形と特別な四角形の性質 （中学数学 平面図形）
- 乗法公式による展開 （中学数学 数と式）
- 折り返した図形の角と長さ （中学数学 平面図形）
- 三平方の定理と平面図形 （中学数学 相似と三平方の定理）
- ベクトルの演算と成分 （数学C ベクトル）
- 重力と力の大きさ （中学理科 力のはたらき）
- 2 力のつり合いと作用・反作用 （中学理科 力のはたらき）
- 力の種類とはたらき （中学理科 物理分野の用語と知識）
- 重力・垂直抗力・張力の性質 （高校物理 力と運動（知識））
- 慣性の法則と力のつり合い （高校物理 力と運動（知識））
- 力の分解と質点のつり合い （高校物理 力と運動）
- 静止摩擦力・最大摩擦力・動摩擦力 （高校物理 力と運動（知識））
- 静止摩擦力と動摩擦力 （高校物理 力と運動）
- 仕事 （高校物理 仕事・エネルギーと運動量）
- 仕事の定義と正・負・0 （高校物理 仕事・エネルギーと運動量（知識））
- ローレンツ力 （高校物理 電磁気と交流（知識））
- 静電気・放電と電子 （中学理科 物理分野の用語と知識）
- 帯電と電気量保存の法則 （高校物理 電場と電位・コンデンサー（知識））
- クーロンの法則と電場・電気力線 （高校物理 電場と電位・コンデンサー（知識））
- 陰極線と電気素量 （高校物理 原子（知識））
- ラザフォードの原子模型 （高校物理 原子（知識））
- 原子核の構成と核力 （高校物理 原子（知識））
- 質量とエネルギーの等価性と結合エネルギー （高校物理 原子（知識））
- 核分裂と核融合 （高校物理 原子（知識））
- 恒星の誕生と主系列星 （高校地学 恒星と宇宙（知識））
説明
宇宙には銀河系のほかにも無数の銀河があり、見かけの形によって渦巻銀河（棒渦巻銀河を含む）・楕円銀河・不規則銀河に分けられます。形の違いは、銀河にふくまれる星間物質（ガスやちり）の量、恒星の年齢、銀河全体の色、新しい星が生まれる活発さの違いと結びついています。この技能では、形や色、星間物質の量などの観測結果から銀河の種類と性質を判定できるようにします。
なぜそうしてよいのか
恒星は星間雲（星間物質の濃い部分）が収縮して生まれます。したがって、星間物質を多くふくむ銀河では今も新しい星がさかんに生まれ、星間物質がほとんどない銀河では新しい星がほとんど生まれません。また、主系列星は質量が大きいほど寿命が短く、質量の大きい星は表面温度が高く青白く見えます。新しい星が生まれ続けている銀河には寿命の短い青白い星がふくまれるので、青っぽく見えます。逆に、星が長い間生まれていない銀河では、青白い大質量の星はすでに寿命を終えていて、寿命の長い低温の赤っぽい星（と進化した赤色巨星）ばかりが残るので、銀河全体が赤っぽく見えます。つまり「星間物質の量 → 星の誕生の活発さ → 恒星の年齢 → 色」は 1 本の筋でつながっています。
この筋を銀河の形に当てはめます。楕円銀河は、円盤や腕がなく、なめらかな楕円形（球に近いものから細長いものまで）に見える銀河で、星間物質がほとんどなく、星の誕生はほとんど起きておらず、年老いた恒星が多いので赤っぽく見えます。渦巻銀河は、中心のふくらみ（バルジ）と、渦巻き状の腕をもつ円盤部からなる銀河で、中心部に棒状の構造があるものを棒渦巻銀河といいます。銀河系の構造で学んだように、円盤部には星間物質が多く、腕にそって若い青白い星や散開星団が多く見られ、星の誕生がさかんです。一方、バルジには年老いた星が多くあります。不規則銀河は、決まった形をもたない銀河で、星間物質が多く、星の誕生が活発で、若い星が多いので青っぽく見えるものが多くあります（大マゼラン雲・小マゼラン雲が例です）。
手順
観測結果から銀河の形を読み取る: 渦巻き状の腕のある円盤（中心に棒状構造があれば棒渦巻銀河）／腕のないなめらかな楕円形／決まった形がない
星間物質の量を判断する: 楕円銀河はほとんどない、渦巻銀河の円盤部と不規則銀河は多い
星の誕生の活発さを判断する: 星間物質が多いほど新しい星がさかんに生まれ、ほとんどなければ星はほとんど生まれない
恒星の年齢と色を判断する: 星が生まれ続けていれば寿命の短い若い青白い星がふくまれて青っぽく、生まれていなければ年老いた星ばかりで赤っぽい
選択肢の「形・星間物質・年齢・色・星の誕生」の組み合わせが、この 1 本の筋と食い違っていないかを確かめて判定する
例題
ある銀河を観測したところ、渦巻き状の腕や円盤は見られず、全体がなめらかな楕円形に見えた。また、銀河全体の色は赤みがかっており、星間ガスやちりはほとんど検出されなかった。この銀河について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア この銀河は不規則銀河であり、新しい恒星がさかんに誕生している。
イ この銀河は渦巻銀河であり、腕にそって若い青白い恒星が多く分布している。
ウ この銀河は楕円銀河であり、年老いた恒星が多く、新しい恒星はほとんど誕生していない。
エ この銀河は楕円銀河であり、星間物質が少ないので、寿命の短い大質量の恒星が多く残っている。
例題の解答
手順 1: 腕や円盤がなく、なめらかな楕円形なので楕円銀河である。不規則銀河（決まった形がない）や渦巻銀河（腕のある円盤）ではないので、アとイは誤り。
手順 2: 星間ガスやちりがほとんど検出されていないので、星間物質はほとんどない。
手順 3: 星の材料となる星間物質がほとんどないので、新しい恒星はほとんど誕生していない。
手順 4: 星が長い間生まれていないので、寿命の短い大質量の星（青白い星）はすでに寿命を終え、寿命の長い年老いた恒星が多く残っている。これは観測された赤みがかった色とも合う。
手順 5: ウは「楕円銀河・年老いた恒星が多い・新しい恒星はほとんど誕生していない」で、筋と一致する。エは「寿命の短い大質量の恒星が多く残っている」とあるが、そのような星はすでに寿命を終えているはずで、赤っぽい色とも合わないので誤り。
よって答えはウ。
答え: ウ
よくある誤り
楕円銀河は星間物質が多く、星の誕生がさかんである、としてしまう誤り。正しくは、楕円銀河は星間物質がほとんどなく、新しい星はほとんど生まれず、年老いた恒星が多いので赤っぽく見える。
銀河の色が青っぽいのは年老いた星が多いため、としてしまう誤り。正しくは、青っぽいのは寿命の短い若い大質量の星（表面温度が高い星）がふくまれているためで、年老いた星ばかりの銀河は赤っぽく見える。
渦巻銀河では、どの部分でも若い星ばかりが分布している、としてしまう誤り。正しくは、若い星や星の誕生が多いのは星間物質の多い円盤部（とくに腕）で、中心のバルジには年老いた星が多い。
棒渦巻銀河を渦巻銀河とは別の、形の定まらない不規則銀河の仲間としてしまう誤り。正しくは、棒渦巻銀河は中心部に棒状の構造をもつ渦巻銀河の一種で、渦巻き状の腕のある円盤をもつ。決まった形をもたないのが不規則銀河である。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
3 つの銀河 X, Y, Z を望遠鏡で観測し、その結果を次の表にまとめた。なお、「星間ガスからの電波」は、銀河に含まれる水素ガスが出す電波の強さを表す。
銀河 見かけの形 全体の色 星間ガスからの電波 O 型・B 型の高温の恒星や散光星雲 X 中心部に恒星が集まったふくらみがあり、その周りの円盤に渦を巻いた腕状の構造が見られる 中心部は黄色〜赤みがかり、腕の部分は青白い 強く検出される 腕の部分に多く見られる Y 全体が楕円形で、円盤や腕状の構造はなく、明るさは中心から外側へなめらかに減少する 全体が赤みがかる ほとんど検出されない ほとんど見られない Z 決まった形がなく、中心のふくらみも見られない 全体が青白い 強く検出される 多く見られる この観測結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア X は不規則銀河に分類され、決まった中心のふくらみをもたない。
- イ Y は星間ガスを多く含むため、現在も恒星が活発に誕生している。
- ウ Y は楕円銀河に分類され、新しい恒星の誕生はほとんど起こっておらず、主に年齢の古い恒星からなる。
- エ X の腕の部分が青白く見えるのは、腕に年齢の古い低温の恒星が集中しているためである。
- オ Z は渦巻銀河に分類され、中心のふくらみ（バルジ）と円盤をもつ。
銀河の形態と、宇宙における銀河の分布について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア 楕円銀河は、渦巻銀河に比べて星間物質（ガスや塵）が少なく、主に年齢の古い恒星からなる。
- イ 渦巻銀河の円盤部の渦巻腕には星間物質が多く、現在も新しい恒星が誕生している。
- ウ 遠方の銀河ほど大きな速さで遠ざかっており、その後退速度は銀河までの距離の 2 乗に比例する。
- エ 銀河は宇宙に一様に分布しているのではなく、銀河団や超銀河団が膜状につながり、その間に銀河がほとんど存在しない空洞（ボイド）が広がっている。
- オ 天の川銀河は、アンドロメダ銀河や大マゼラン雲などとともに、局部銀河群とよばれる銀河の集団をつくっている。
この技能の次に学べること
- 銀河の集団と宇宙の大規模構造 （高校地学 恒星と宇宙（知識））