宇宙の大規模構造｜高校地学

根拠は高等学校学習指導要領（平成30年告示）「地学」の内容 (4) ア (ｳ) ㋐「様々な銀河」。
内容の取扱いは「『銀河の分布』については、宇宙の大規模構造を扱うこと」を求めている。

0. どういう論点か

銀河は宇宙に均一にばらまかれているのではなく、集団をつくって階層的に分布しています。
スケールを小さいほうから順に押さえます。

階層	規模	例
銀河群	数十個、数百万光年	局所銀河群（銀河系・アンドロメダ銀河）
銀河団	数百〜数千個、1000 万光年規模	おとめ座銀河団
超銀河団	銀河団の集まり、1 億光年規模	おとめ座超銀河団
宇宙の大規模構造	数億光年規模	泡・フィラメントとボイド

引っかけの分かれ目は次の 3 つ。

ボイド（超空洞）は銀河がほとんど無い領域
大規模構造は「泡の膜」のような形（銀河はフィラメントやシートに沿って並ぶ）
銀河団の質量は、見えている星だけでは説明できない（暗黒物質が必要）

1. 銀河の集団

根拠: 学習指導要領地学-(4)-ア-(ウ)-㋐

局所銀河群とは？

銀河系・アンドロメダ銀河を中心とする、数十個の銀河の集団

直径は数百万光年ほど。

銀河群と銀河団の違いは？

銀河群は数十個程度、銀河団は数百〜数千個の銀河が集まったもの

銀河団のほうが規模が大きい。

もっとも近い大きな銀河団は？

おとめ座銀河団（約 6000 万光年）

局所銀河群はその引力を受けている。

超銀河団とは？

銀河団や銀河群がさらに集まった、1 億光年規模の構造

局所銀河群はおとめ座超銀河団に属する。

銀河団の中に、銀河のあいだを満たしているものは？

高温のガス（X 線で観測される）

数千万 K に達し、銀河団の質量の一部を占める。

銀河団の質量を、銀河の運動から求めると何が分かる？

見えている物質よりはるかに大きな質量が必要＝暗黒物質の存在

1930 年代にツビッキーが指摘した。

2. 大規模構造とボイド

根拠: 学習指導要領地学-(4)-ア-(ウ)-㋐

宇宙の大規模構造とは？

銀河がフィラメントやシート（膜）状に連なり、その間に銀河のほとんど無い空洞が広がる構造

泡の集まりのように見える。

ボイド（超空洞）とは？大きさは？

銀河がほとんど存在しない領域。直径 1 億光年規模

大規模構造の「泡の内側」にあたる。

大規模構造は、どうやって明らかになった？

多数の銀河の赤方偏移を測って距離を求め、3 次元の地図を作ったこと（赤方偏移サーベイ）

2 次元の写真では分からない。

大規模構造はどのようにできたと考えられている？

初期宇宙のわずかな密度のゆらぎが、重力によって成長したもの

濃いところがより濃く、薄いところがより薄くなった。

大規模構造の形成に暗黒物質が重要なのはなぜ？

暗黒物質が先に集まって重力の骨組みをつくり、そこへガスが落ち込んで銀河ができたから

ふつうの物質だけでは短時間で構造ができない。

宇宙を非常に大きなスケールで見ると、物質の分布はどうなる？

ほぼ均一（一様・等方）になる

大規模構造は、その均一さの中のゆらぎにあたる。

「宇宙は一様・等方」という仮定は、何に使われる？

宇宙全体の進化を扱うモデル（宇宙原理）の前提

だから特別な中心は無い。