FC2ブログ

135億年前の星形成の痕跡を発見!

Posted by moonrainbow on 11.2019 宇宙の誕生   0 comments   0 trackback
135億年前誕生の銀河か?

138億年前_convert_20190911093327

宇宙誕生から3億年後に形成されたとみられる銀河(写真左)と10億年後の年老いた銀河の想像図(国立天文台提供)

東京大宇宙線研究所などの研究チームは2019年9月10日、約128億光年先にある銀河が既に星を作らなくなった「年老いた銀河」であることを突き止めたと発表した。解析の結果、この銀河は宇宙がビッグバンで誕生してから3億年が経過した135億年前に形成されていたことも分かった。研究成果は、熊本大(熊本市)で11日から始まる日本天文学会で報告される

 最古の銀河は、138億年前のビッグバンから1億~5億年以内に形成されたと考えられています。これまで133億年前の銀河は発見されていたが、観測装置の性能上、より古い銀河を直接観測することはできなかったのです。

 東大宇宙線研の馬渡健特任研究員らは、ろくぶんぎ座の方向にある「COSMOS天域」の銀河に着目。米航空宇宙局(NASA)のスピッツァー宇宙望遠鏡が撮影した近赤外線画像の中から6天体を選びました。

 さらに、南米チリにある高感度のアルマ電波望遠鏡で観測。うち3天体は星形成活動の証拠となるちりの存在が確認できたが、他の3天体はアルマ望遠鏡でも見えず、星形成を終えた年老いた銀河だと分かりました。

 解析の結果、この3天体は135億年前に誕生した銀河の可能性が高いことが判明しました。研究チームは断定には詳細な解析が必要としており、2021年にNASAが打ち上げる次世代望遠鏡で観測する予定。馬渡さんは「宇宙最初期の星形成の全容を解明したい」と話しています


2019年9月10日
時事通信より

宇宙誕生初期のブラックホールは「direct collapse(直接崩壊)」というシナリオで誕生

Posted by moonrainbow on 17.2019 宇宙の誕生   0 comments   0 trackback
初期宇宙のブラックホールは直接崩壊で誕生した可能性

直接ブラックホールが形成

カナダのウエスタン大学(ウエスタン・オンタリオ大学)は2019年6月28日、初期の宇宙では恒星の超新星爆発を必要とせずに直接ブラックホールが形成されたとするShantanu Basu氏とArpan Das氏による研究結果を発表しました

今からおよそ130億年前(ビッグバンから8億年ほど)の初期宇宙を対象としたこれまでの観測では、強力な電磁波を発する「クエーサー」の存在などを通して、当時すでに超大質量ブラックホールが存在していたらしいことがわかっています

しかし、現在の宇宙のように「重い恒星が超新星爆発を起こしたときにブラックホールが誕生する」と仮定した場合、ビッグバンから8億年程度では時間が足りず、このタイミングで超大質量ブラックホールが存在する理由をうまく説明することができませんでした

この謎を説明するために近年浮上してきたのが「direct collapse(直接崩壊)」という新しいシナリオです。今回のBasu氏らの研究は、この直接崩壊シナリオを裏付けるものとなっています

Basu氏がLive Scienceに語ったところによると、初期の宇宙では星形成の活発な銀河からの放射線が周辺の環境に影響を与え、ガスの集まりから恒星が誕生することを抑制したといいます。やがて恒星を作り出せないガスの塊の重さが限界を超えて崩壊し、恒星の超新星爆発を経由せずに直接ブラックホールが誕生した可能性があるとしています

ただし、宇宙のあちこちで恒星が誕生し銀河が成長していく過程で、ガスの量も減っていきます。直接崩壊によってブラックホールが誕生できた期間は(宇宙の歴史からすれば)そう長くはなく、1億5000万年ほどの間に限られていたようです

それでも「(その期間の)初期に誕生したブラックホールは、1万倍の重さにまで成長できた可能性があります」とBasu氏は指摘します。ガスからいきなりブラックホールが誕生し、急速に周辺の物質を取り込んで成長したことで、初期の宇宙でも超大質量ブラックホールが存在できた……直接崩壊シナリオは、その可能性を示しているわけです

2019年3月、国立天文台ハワイ観測所の「すばる」望遠鏡を使った観測によって、およそ130億年前の初期宇宙に83個のクエーサーが新たに見つかったことをお伝えしました。すばる望遠鏡が見つけたクエーサーの中心に潜んでいると見られる超大質量ブラックホールも、直接崩壊によって誕生したブラックホールが急速に成長した姿なのかもしれません

Image Credit: Scott Woods, Western University

2019/7/5
Sotraeより

「B14-65666では131億年前の小さな銀河どうしが衝突して合体

Posted by moonrainbow on 24.2019 宇宙の誕生   0 comments   0 trackback
131億年前の初期宇宙における銀河の合体をアルマ望遠鏡が観測

131億光年先の合体銀河「B14-65666」の想像図
131億光年先の合体銀河「B14-65666」の想像図(Credit: 国立天文台)

国立天文台は2019年6月18日、橋本拓也氏と井上昭雄氏を中心とした研究チームによる南米チリの「アルマ望遠鏡」を使った観測により、観測史上最古となる131億年前の合体銀河が見つかったと発表しました

ビッグバン直後の宇宙には、水素やヘリウムといった軽い元素しか存在していませんでした。軽い元素をもとにして恒星が誕生すると、核融合反応によって水素がヘリウムに、ヘリウムが炭素や酸素にと変換されていきます

やがて寿命を迎えた恒星が超新星爆発を起こすと、核融合によって生み出された元素は広くまき散らされ、その一部は集まって塵となります。こうして誕生した元素や塵を観測することは、ビッグバンに近い時期の宇宙でどのように恒星が誕生し、そして散っていったのかを理解するのに役立ちます

初期の宇宙における銀河の形成や成長過程の解明を目的に、研究チームが「ろくぶんぎ座」の方向およそ131億光年先にある銀河「B14-65666」をアルマ望遠鏡で観測したところ、酸素や炭素、塵が発する電波をそろって検出することに成功しました。従来の遠方銀河を対象とした観測では酸素や塵は見つかっていたものの、炭素も含めた3つのシグナルが一度に観測されたのは今回が初めてとなります

また、過去の「ハッブル」宇宙望遠鏡による観測で、B14-65666には隣り合うように見える星の集団が2つ存在することがすでに判明していました。今回の観測結果をもとに地球から各集団までの距離を精密に調べた結果、2つの集団が移動する速度はそれぞれ異なるものの、地球からの距離はほぼ同じであったことから、これらの星の集団は隣り合っているように見えるのではなく、実際に隣り合って存在していることがわかりました

合体銀河B14-65666
アルマ望遠鏡とハッブル宇宙望遠鏡によって観測された合体銀河B14-65666(Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, Hashimoto et al.)

画像は、アルマ望遠鏡とハッブル宇宙望遠鏡によって観測されたB14-65666のデータを合成したものです。アルマ望遠鏡によって観測された酸素は緑、炭素は黄、塵は赤、ハッブル宇宙望遠鏡によって観測された星の分布は青で色分けされています

さらに、今回の観測結果と過去のデータを総合的に分析した結果、B14-65666にある2つの星の集団を合わせた質量は太陽の8億倍(太陽の1000億倍と推定される天の川銀河の全質量の100分の1以下)で、天の川銀河の100倍というペースで新しい星が形成されていることも判明しました

「隣り合うほど近くに存在する2つの星の集団」で、当時の銀河と比較しても「活発に星が形成されている」。以上の点を踏まえた研究チームは、「B14-65666では131億年前の小さな銀河どうしが衝突して合体しつつある」と結論付けたのです

研究チームは今後、窒素や一酸化炭素といった別の元素や分子の検出を通して、銀河が進化していく過程でどのように物質が蓄積されていったのか、その過程の解明を目指していく予定です

Image credit: 国立天文台

2019/6/18
Soraeより

水素化ヘリウムイオン(HeH+)

Posted by moonrainbow on 25.2019 宇宙の誕生   0 comments   0 trackback
宇宙で最初に形成された分子水素化ヘリウムイオン(HeH+)を星間空間で初検出

夜空の星
夜空の星(2016年12月14日撮影、資料写真)。

130億年以上前の初期の宇宙は、3種類の単純な原子で構成される未分化のスープ状態でした。星の形成が始まったのはそれからさらに1億年後です。しかし、宇宙が誕生したビッグバン(Big Bang)から10万年が経過する頃には、最初の分子がすでに出現していました。ヘリウムと水素の結合によって生じる「水素化ヘリウムイオン(HeH+)」です

「それが化学の始まりだった」と話すのは、米ジョンズホプキンス大学(Johns Hopkins University)のデービッド・ニューフェルド(David Neufeld)教授です。同教授と研究チームは2019年4月17日に発表の研究論文で、観測が非常に困難なこの分子を星間空間で検出したことを明らかにしました。数十年にわたる探査の末にようやく確認できました

「HeH+の形成は、それ以降の宇宙の複雑さへの最初の一歩」であり、地球上の生物の単細胞から多細胞への移行に匹敵する重大な転換だと、ニューフェルド教授はAFPの取材で語っています

 最初にHeH+が出現し、その後さらに複雑で重い分子が次々と登場した──これが正確な順序であることを天体物理学者らは理論モデルから確信を得ていました。HeH+を対象とした実験室での研究も1925年頃からすでに行われていたのです

 1970年代の時点では、太陽に似た恒星が一生を終える段階で放出するガスの中に、HeH+が大量に存在するということも理論モデルによって示唆されていました。ここでは初期宇宙にみられたのと同じような状況が形成されるというのです

 だが、探査すべき場所まで把握していたにもかかわらず、科学者らはHeH+を実際に検出することができずにいたのです

■壊れやすい結合

 問題となったのは、HeH+から放出される電磁波が地球の大気で遮られてしまうことでした。HeH+からの電磁波は遠赤外域の範囲にあるため、地上からの検出は不可能だったのです

 そこで、米航空宇宙局(NASA)とドイツ航空宇宙センター(DLR)は、2.7メートルの大口径望遠鏡と赤外分光計、さらにはボーイング(Boeing)747型機の三つの主要要素で構成される空飛ぶ天文台を共同開発しました。ボーイング747は胴体の一部が四角く切り取られ、観測用の窓として用いられたのです

この「遠赤外線天文学成層圏天文台(SOFIA)」は高度1万4000メートル近くを巡航することで、地上の望遠鏡が受ける大気のノイズを約85%を回避できました

 2016年5月に実施した3回の飛行で得られた観測データには、約3000光年の距離にある惑星状星雲NGC7027内に、科学者らが待ち望んでいた分子の証拠が含まれていたのです

「HeH+の発見は、自然が分子を形成する傾向を持つことを示すドラマチックで美しい証拠となった」と、ニューフェルド教授は指摘しています

 初期宇宙の温度は、ビッグバン後に急速に低下したが、それでも4000度近くはありました。それは分子結合にとっては厳しい環境だったが、その中でHeH+が出現したのです

 さらに、分子を形成する傾向が極めて低い「希ガス」のヘリウムと電離した水素との結合はもろく壊れやすい。そのため、HeH+はそれほど長くは持続せず、徐々により強固で複雑な分子結合に取って代わられることとなったのです

 炭素、酸素、窒素などのより重い元素やそれらで構成される多くの分子はさらに年月を経た後、星を輝かせている核融合反応によって形成された

2019年4月18日
AFPより

135億歳の低質量星「2MASS J18082002-5104378」

Posted by moonrainbow on 19.2018 宇宙の誕生   0 comments   0 trackback
重元素をほとんど含まない135億歳の低質量星

天の川銀河
連星系「2MASS J18082002-5104378」の位置
私たちの天の川銀河。黄色い枠の位置に今回の伴星が発見された連星系「2MASS J18082002-5104378」がある(提供:ESO/BELETSKY/DSS1 + DSS2 + 2MASS)

宇宙誕生からわずか3億年後に誕生したと考えられる、重元素量のきわめて少ない恒星が発見されました

約138億年前に起こったビッグバンでは、誕生直後の宇宙が冷えるとともに、水素とヘリウム、それにごく少量のリチウムという3つの元素が最初に合成されたと考えられています。したがって、この直後に生まれた第一世代の星は、この3種類の元素だけでできているはずです。この第一世代の星々の中心核で、水素やヘリウムの核融合反応によってより重い元素が作られた後、その星が超新星爆発を起こすことで、重い元素が宇宙にばら撒かれました

第二世代以降の星は、ばら撒かれた元素を含むガス雲から生まれるため、星の中に重い元素が取り込まれます。このようにして星の生死が繰り返されることで、星に含まれる重い元素(天文学では総称して「金属」とも呼ぶ)の量が徐々に増えてきました。たとえば太陽はビッグバンから何世代も後に生まれた恒星であるため、木星14個分ほどの質量の重元素を含んでいます

米・ジョンズ・ホプキンス大学のKevin Schlaufmanさんたちの研究チームは、さいだん座の方向約1950光年の距離に位置する恒星「2MASS J18082002-5104378」のスペクトル分析から、この星に暗い伴星が存在することを発見しました。この伴星「2MASS J18082002-5104378 B」は、ほぼ水素・ヘリウム・リチウムだけからなる「超低金属星」で、星に含まれる金属量は水星の質量と同じくらいであり、これまでに知られている星の中では最も少ないのです

きわめて金属量が少ないことから、この星はビッグバンの直後に生まれた第一世代の天体か、それに近い可能性があります。年齢は約135億歳と推定されており、現在の宇宙に存在する恒星の中で最も年老いたものの一つとみられています

これまでに超低金属星は30個ほど発見されていますが、それらはどれも質量が太陽と同じくらいの星でした。しかし今回発見された伴星の質量は、太陽の14%ほどしかないのです。また、この星は太陽と同じように天の川銀河の円盤の中を公転している点も珍しいです。ほとんどの超低金属量星は、銀河円盤を横切って銀河面から離れるような軌道を持っているのが普通です

Orbit of Newly Found 13.5 Billion-Year-Old Star


天の川銀河の中の星の軌道を示したアニメーション動画。黄緑色が太陽、水色が今回発見された「2MASS J18082002-5104378 B」、青色が典型的な超低金属量星の軌道を示す(提供:Johns Hopkins University (Video: Kevin Schlaufman/JHU))

1990年代後半までは、宇宙で最初期に生まれる星は質量の大きな星のみだと考えられてきました。こうした大質量星は核融合の燃料を急速に使い果たしてすぐに超新星爆発を迎えてしまうため、現在の宇宙で観測されることはないとされてきました。しかし、恒星進化の精密なシミュレーションが行えるようになると、ある種の条件のもとでは、初期宇宙でも質量の小さな星が作られ、ビッグバンから130億年以上経った現在の宇宙にも存在しうるという可能性が示唆されるようになりました

大質量星とは異なり、質量の小さな星の寿命はきわめて長い。たとえば、質量が太陽の数分の一しかない赤色矮星の寿命は数兆年と考えられています。今回Schlaufmanさんたちが「2MASS J18082002-5104378 B」を見つけたことで、質量が非常に小さく金属量も非常に少ない星が他にも数多く存在し、宇宙で最初に誕生した星の一部が現在まで生き残っている可能性がしめされた。今後、さらに年老いた星が観測されるかもしれません

「この星は1000万個に1つという非常に珍しい星かもしれません。宇宙の第一世代の星について、非常に重要な情報をもたらしてくれることでしょう。私たちの推測が正しければ、完全にビッグバンで作られた元素だけからなる低質量星も存在しうるでしょう。天の川銀河の中でそのような天体はまだ発見されていませんが、存在する可能性はあります」(Schlaufmanさん)

2018年11月12日
AstroArtsより
 

プロフィール

moonrainbow

Author:moonrainbow
昔、"地球の旅人"の頃




服と鞄と雑貨の販売をしています

カテゴリ

カレンダー

09 | 2019/10 | 11
- - 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 - -

ブロとも申請フォーム

QRコード

QRコード