銀河の円盤

銀河円盤（ぎゃくきん、英: galactic disc、銀河ディスク）は、天の川銀河のような渦巻銀河やレンズ状銀河などの円盤銀河の構成要素である。銀河円盤は、恒星成分（銀河のほとんどの恒星で構成）とガス成分（主に低温のガスと塵で構成）からなる。銀河円盤の恒星集団は、ほとんどの恒星が銀河中心の周りをほぼ円軌道で回っており、ランダムな動きをほとんど示さない傾向がある。円盤物質の動きは主に円盤面上にあるため（垂直方向の動きは非常に小さい）、円盤はかなり薄くなることがある。例えば、天の川銀河の円盤の厚さは約1 klyであるが^[1]、他の銀河の円盤の厚さは変化する可能性がある。

銀河の円盤の表面輝度プロファイルは、放射方向と垂直方向の両方で 指数関数に非常に近い値を示します。

典型的な円盤銀河の銀河円盤の表面輝度の放射状プロファイル（正面から見た場合）は、おおよそ指数関数に従います。

$${\displaystyle I(R)=I_{0}\exp \left[{-{\frac {R}{h_{R}}}}\right],}$$

ここで、は銀河の中心輝度、はスケール長です。^[2]スケール長は、銀河が中心よりもe (≈2.7)倍暗くなる半径です。銀河の形や大きさは多様であるため、すべての銀河円盤が明るさのプロファイルでこの単純な指数形式に従うわけではありません。 ^{[3] [4]}一部の銀河では、最も外側の領域でプロファイルが切り取られた円盤があることがわかっています。^[5]${\displaystyle I_{0}}$${\displaystyle h_{R}}$

真横から見ると、銀河の円盤の垂直表面輝度プロファイルは、円盤の半径プロファイルに比例する非常に類似した指数プロファイルに従います。

$${\displaystyle I(R,z)=I(R)\exp \left[-{\frac {\vert z\vert }{h_{z}}}\right]=I_{0}\exp \left[-\left({\frac {R}{h_{R}}}+{\frac {\vert z\vert }{h_{z}}}\right)\right],}$$

ここでスケールハイトです。^[6]指数プロファイルは便利な第一近似として機能しますが、垂直表面輝度プロファイルはより複雑になることもあります。たとえば、スケールハイトは上記では定数であると想定されていますが、場合によっては半径とともに増加することがあります。^[7]${\displaystyle h_{z}\approx 0.1h_{R}}$${\displaystyle h_{z}}$

円盤銀河のガスのほとんどは円盤内にあります。冷たい原子状水素 (HI) と温かい分子状水素 (HII) の両方が、円盤のガス成分の大部分を構成しています。このガスは、円盤内で新しい星が形成されるための燃料として機能します。円盤内のガスの分布は恒星成分の分布ほど明確に定義されていませんが、原子状水素は円盤全体にかなり均一に分布していると理解されています ( 21cm 放射から)。 ^[8] HI による 21 cm 放射は、ガス成分が銀河の外側の領域で燃え広がる可能性があることも明らかにしています。^[9]分子状水素が豊富にあるため、円盤内のダイナミクスを追跡するのに役立つ優れた候補となります。円盤内の星と同様に、ガスの塊または雲は銀河中心の周りをほぼ円軌道を描きます。円盤内のガスの円速度は、銀河の光度と強く相関しています (タリー–フィッシャーの関係を参照)。^[10]この関係は恒星の質量も考慮に入れるとさらに強くなります。^[11]

天の川銀河（MW）の円盤内には、スケール高の異なる3つの恒星成分、すなわち若い薄い円盤、古い薄い円盤、厚い円盤が区別できる。^[12]若い薄い円盤は星形成が行われている領域で、MWの最も若い星とガスおよび塵の大部分が含まれる。この成分のスケール高はおよそ100 pcである。古い薄い円盤のスケール高は約325 pcで、厚い円盤のスケール高は1.5 kpcである。星は主に円盤内で移動するが、円盤に垂直な方向にもランダムな動きを示すため、円盤成分ごとにスケール高が異なっている。MWの薄い円盤内の星は、厚い円盤内の星に比べて金属量が高い傾向がある。^[13]薄い円盤内の金属に富む恒星は、金属量が太陽に近い（）ため、種族I（ポップI）恒星と呼ばれています。一方、厚い円盤を構成する恒星は金属量が少なく（）ため、種族II（ポップII）恒星と呼ばれています（恒星種族を参照）。円盤を構成する異なる恒星成分の年齢と金属量の違いは、恒星の金属量と年齢の間に強い関係があることを示唆しています。^[14]${\displaystyle Z\approx 0.02}$${\displaystyle Z\approx 0.001}$

• 厚いディスク
• 薄いディスク