セイファート銀河とは — 定義・特徴・観測法・クエーサーとの違い

セイファート銀河の定義・特徴・観測法を図解で分かりやすく解説。クエーサーとの違いや中心の超大質量ブラックホールの役割まで詳述。

セイファート銀河は、1943年に最初に記述したカール・セイファートにちなんで命名された活動銀河核（AGN）の代表的な一群です。中心核が非常に明るく、スペクトルに特徴的な強い輝線を示す点が特徴で、AGN研究の基礎となる天体です。

これらの銀河は、大きく分けて2種類の活動銀河のうちの1つです。もう一つはクエーサーで、いずれも銀河核の超巨大ブラックホールによる降着（物質落下）活動が原因と考えられています。セイファート銀河は、クエーサーのような明るく活動的な核を持ち、その表面（連続光）の明るさや強い電離線を持つスペクトルを持っていますが、クエーサーに比べて近傍にあり光度が低いため、しばしば宿主銀河の構造が分解して観測できます。

主な特徴

• 核に超巨大ブラックホールを持ち、その周囲の超巨大なブラックホールがあり、その周囲には降着円盤状の物質が落下しています。
• スペクトルには幅の広い「広線」と幅の狭い「狭線」が見られるものがあり、分類上は主にセイファート1型（広線と狭線がともに見える）とセイファート2型（狭線のみ、広線は遮蔽されて見えない）に分けられます。
• 多くは可視光では一般的な渦巻き銀河の形をしている一方で、紫外〜X線など他の波長では核が極めて明るく、銀河全体の光度に匹敵する場合があります。
• 全銀河の約10%を占める銀河で、天文学の中でも観測・理論ともに研究の進んだ対象です。

物理構造（簡潔な説明）

中心の降着円盤が主に紫外〜光学の連続放射を生み出し、その周囲に高速に運動するガスが広線領域（BLR）を形成して広い輝線を作ります。さらに外側には速度の小さいガスから成る狭線領域（NLR）があり、ここから幅の狭い輝線が出ます。加えて、赤外では分厚い塵のトーラスが核を覆い、観測方向によって見える光景（セイファート1型か2型か）が変わるとする統一モデルが広く受け入れられています。

観測法と解析手法

• 分光観測：強い輝線（例：Hα、Hβ、[O III]など）を使ってBLR/NLRの有無や速度幅を調べ、セイファートの型分けやガスの物理状態診断に用います。輝線比を使った分類にはBPT図（Baldwin–Phillips–Terlevich図）などが有効です。
• 時間変動観測（リバーブレーション・マッピング）：核光度と輝線応答の時間差を測ることで、BLRの大きさとブラックホール質量の推定が可能です。
• 分光偏光観測：セイファート2型の中には、直接は見えない広線が偏光光として観測される例があり、遮蔽されたBLRの存在を示します。
• マルチ波長観測：X線でコロナの高エネルギー放射、赤外で塵トーラス、ラジオでジェットや星形成の情報を得られます。可視光観測では多くの場合宿主銀河の構造（渦巻きなど）も詳細に調べられます。
• 吸収線と発光線の解析：輝線と吸収線を調べることで、周囲の物質を分析することができます。

• 光度：クエーサーは一般にセイファートより遥かに高光度で、遠方にあるため宿主銀河が分解できないことが多い。一方セイファートは比較的近傍で光度が低く、宿主構造が観測できることが多い。
• 距離分布：クエーサーは宇宙の大きな赤方偏移領域で多く見られるのに対して、セイファートは近傍宇宙に多く見つかります。
• 外観：セイファートは可視光で見ればしばしば渦巻き銀河の中心に明るい核があるように見えますが、クエーサーは核が非常に明るいため宿主が目立たないことが多いです（原文参照：セイファート銀河は、可視光で見ると普通の渦巻き銀河のように見えますが、他の波長で見ると、その中心部の光度が天の川銀河の大きさと同じくらい大きいことがわかります）。

なぜ重要か

セイファート銀河は、比較的近い距離にあり詳細な観測がしやすいため、ブラックホールの成長過程、降着物理、AGNと宿主銀河の相互作用（フィードバック）を研究する上で重要な試験場です。観測で得られる輝線プロファイル、時間変動、マルチ波長データは、ブラックホール質量推定や降着流の性質解明に直接結びつきます。

以上をまとめると、セイファート銀河はクエーサーと同じ中心エンジン（超巨大ブラックホール＋降着円盤）を持ちながら、より近く、宿主銀河の形が見えることが多く、幅広い観測手法でその物理を詳細に調べられる活動銀河です。

例としては、以下のようなものがあります。

ここでは、セイファート銀河の注目すべき例を紹介します。

• サーシナス銀河は中心からガスが放出されたリングを持つ
• ケンタウルスAは、地球から見て最も明るいセイファート銀河です。長さ100万光年以上に及ぶ相対論的なジェットが特徴の電波銀河です。
• メシエ51a（NGC5194）は、天空の銀河の中でも最もよく知られている渦巻き銀河の一つです。
• メシエ81 (NGC 3031) は、アマチュア天文家に人気のある天体で、ケンタウルスAに次ぐ明るさを誇るセイファート銀河です。
• メシエ87 (NGC 4486) は、おとめ座銀河団の中心銀河であり、ローカル・スーパークラスターの中で最大の銀河である。メシエ87は、(3.5±0.2)-63億太陽質量の巨大な超巨大ブラックホールを動力源とする、長さ4,400光年の相対論的ジェットが特徴的な電波銀河です。
• NGC1672は、強烈なスターバースト領域に包まれた核を持っています。

セイファート銀河ケンタウルスA


セイファート銀河メシエ51


セイファート銀河メシエ87

質問と回答

Q:セイファート銀河を最初に記述したのは誰ですか?

Q: 活動的な銀河には、主にどのようなものがあるのでしょうか?

Q: セイファート銀河とクェーサーの違いは何ですか?

Q: セイファート銀河は全銀河のうちどれくらいを占めているのでしょうか?

Q: これらの天体で観測された紫外線の源は何だと考えられているのですか?

Q: セイファート銀河の周りの物質はどのように分析されるのでしょうか?

Q: セイファート銀河は、可視光で見るとどのような形をしているのですか?

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