◆天の川銀河の星の元素組成で探る／１３０億歳、長寿の星／千光年先 宇宙初代の巨大質量星の痕跡

　ここのところ連日の雲や雨模様、とはいえ夏の蒸し暑さでクーラーを消すことができない毎日。
　昨日は、そんな暑い中、午前中は田の草取り（水田の稲の雑草を除く）、今日も同じく午前は草取り。
　
　先ほど、ノルディックウォークしていたら、久しぶりの人にすれ違って、通り過ぎてから気が付いたときには、お互い２０メートルほど離れていた。どちらも同時に気づいたのか、同じよう振り返って、確認。今度はちゃんとあいさつしなきゃ・・・

　ところで、今日のブログは、スカッとしたニュースとして、「初期の宇宙」にかかわることについて、国立天文台ほかが発見したということ。
　☆《ビッグバン後の宇宙で最初に誕生した星のなかには、太陽の100倍以上の質量を持つ巨大星が存在していたと考えられているが、今まで観測的な証拠は見つかっていなかった。》

　この発見に関して、産経フォトの画像はきれいで、「マイナビニュース」は簡潔にまとめていたのでとどめておく。
　元データの「国立天文台」の説明も要点を控えた。
　宇宙という無限大の存在とちっぽけな人間と・・・・

　ともかく、明日は、県弁護士会の関係の依頼で司法修習生へのレクチャーがあるので、午後はレジメを作る予定。

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●１３０億歳、長寿の星　すばる望遠鏡で千光年先
　　　　　 MSN産経フォト　2014.08.22
宇宙の最初の星が爆発し、物質が飛び散る想像図（国立天文台提供）

宇宙の始まりビッグバンから間もなく誕生し、１３０億歳を超えたとみられる長寿の星を、すばる望遠鏡（米ハワイ島）で発見したと国立天文台や甲南大などのチームが22日付の米科学誌サイエンスに発表した。これまで見つかった中で、最も寿命の長い星の一つという。地球から約千光年離れており、天の川銀河の中にあった。

　この星より古く、宇宙で最初に生まれた星の一つが爆発して飛び散った物質が材料になって生まれたとみられる。宇宙の最初の星が、どのような姿だったのかを知る手掛かりになるという。
　長寿の星は、くじら座の方向にあり、重さが太陽の半分程度と軽い。星自体は国際研究チームが以前に見つけていたが、詳しい成り立ちや性質は不明だった。

　チームはこの星の光を分析し、どのような元素でできているかを調べた。その結果、重い元素である鉄の割合が太陽と比べると３００分の１と、一般的な星より極端に少なかった。
　１３８億年前のビッグバンから数億年後に生まれた最初の星々は、成分が水素とヘリウムという軽い元素だけ。その内部でできた鉄などの重い元素が、星の爆発で飛散し、次の星の材料になると考えられている。

●宇宙の初代巨星の痕跡か＝１０００光年先「第２世代星」－すばる望遠鏡で日米チーム
　　　　　　　時事　2014/08/22-03:37
宇宙初代の巨大質量星が寿命を迎え、超新星爆発を起こした想像図。すばる望遠鏡の観測で、痕跡が残る「第２世代」の可能性がある星が見つかった（国立天文台提供）

　くじら座の方向に約１０００光年離れた古い恒星を国立天文台のすばる望遠鏡（米ハワイ島）で詳細に観測したところ、宇宙誕生から２億～３億年後にできた「第２世代」の星の可能性があることが分かった。初代の巨大質量星が寿命を終えて超新星爆発を起こした後、放出された鉄などの元素を取り込んでできたと考えられるという。

　国立天文台と甲南大、米ニューメキシコ州立大などの日米研究チームが２２日付の米科学誌サイエンスに発表した。国立天文台の青木和光准教授は「すばる望遠鏡や近くに国際協力で建設する超大型望遠鏡ＴＭＴで、初代の恒星や銀河の発見を目指す手掛かりになる」と話している。

●宇宙初期の巨大質量星の痕跡発見か? - すばる望遠鏡で日米チームが観測 　　　　　マイナビニュース　 [2014/08/22] 　国立天文台らの研究グループは8月21日、宇宙初期に存在していたと考えられている巨大質量星によって作られた可能性のある星を発見したと発表した。 同成果は国立天文台の青木和光 氏、甲南大学理工学部の冨永望 准教授(東京大学数物連携宇宙研究機構 客員科学研究員)、兵庫県立大学 天文科学センター 本田敏志 研究員、米・ノートルダム大学物理学部天文物理学学科のTimothy C. Beers 教授、米・ニューメキシコ大学の Young Sun Lee氏によるもの。詳細は8月22日付(米国時間)の米科学誌「Science」に掲載される。 ビッグバン後の宇宙で最初に誕生した星のなかには、太陽の100倍以上の質量を持つ巨大星が存在していたと考えられているが、今まで観測的な証拠は見つかっていなかった。今回同研究グループはすばる望遠鏡を用いて天の川銀河内の調査を実施し、1000光年ほどの距離にこれまで知られていない特異な元素組成を持つ星を発見した。 今回発見された星 (C) SDSS/国立天文台 巨大質量星が爆発すると、鉄などの比較的重い元素が大量に放出されるのが特徴で、今回発見された星は鉄以外の元素組成が極端に低く、初代星から放出された元素が周囲の水素ガスと混ざってできたと考えられるという。 同研究チームは今回の発見について宇宙初期における巨大質量星の進化と元素合成について手がかりを得る上で、新たな治験をもたらしものであり、謎とされてきた銀河の中心に見られる巨大ブラックホールの起源を明かすことにつながる可能性もあるとしている。 初代の巨大質量星の爆発のイメージ図。 (C) 国立天文台

●観測成果／天の川銀河の星の元素組成で探る宇宙初代の巨大質量星の痕跡 　　　　　　　　　　国立天文台　すばる望遠鏡　2014年8月21日 ビッグバン後の宇宙に最初に誕生した星のなかには、太陽質量の 100 倍を超える巨大質量星が存在したと考えられています。しかしながらその観測的な証拠が見つからず、初代星をめぐる謎のひとつとされてきました。今回、国立天文台、甲南大学、兵庫県立大学、および米国のノートルダム大学とニューメキシコ州立大学の研究者からなる研究チームは、すばる望遠鏡を用いて天の川銀河内の星の調査を行い、これまでに知られていない特異な元素組成をもつ星 (SDSS J0018-0939、図１) を発見しました。この星の特異な組成は巨大質量の初代星によってつくられた可能性があり、今回の観測結果は宇宙初期における巨大質量星の進化と元素合成について手がかりを得る上で、新たな知見をもたらしそうです。 Figure 1 図１：今回発見された特異な元素組成をもつ星 SDSS J0018-0939 の可視光画像 (SDSS による)。 動画: 研究代表者の青木和光さん (国立天文台) による解説。(2014年8月19日撮影、クレジット：国立天文台) ＜宇宙の初代星はどのような星だと考えられてきたか＞ ビッグバン後の宇宙において、はじめは水素とヘリウムしか含んでいないガス雲から星が生まれ、やがて星の集団である銀河が形成されてきたと考えられています。銀河のなかでは星の誕生や超新星爆発が繰り返し起こり、新しい元素が生み出されて多様な物質の世界が形作られてきました。水素とヘリウムのガス雲から最初に生まれる星 (初代星) は、宇宙における天体の形成と元素の合成の両面で重要な最初のステップといえます。 初代星が誕生するまでの様子は、計算機シミュレーションで詳しく調べられています (注１)。最近の研究によれば、太陽質量の数十倍の大質量星が多くできたとされますが、一部は太陽質量の 100 倍を超える巨大質量星であったと予想されています。巨大質量星が存在すると、強力な紫外線放射や爆発によって宇宙に大きな影響を及ぼします。 ＜天の川銀河の星に残る初代星の痕跡＞・・・・・（略）・・・ ＜今回わかったこと＞ 研究チームは、天の川銀河の初期に誕生したとみられる小質量星の詳しい元素組成の測定を進めるなかで、これまでになく特異な元素組成をもつ星 SDSS J0018-0939 を発見しました (注４、図１)。すばる望遠鏡に搭載された高分散分光器 (HDS) で観測し、スペクトルを詳しく調べたところ、鉄の組成は太陽の 300 分の１程度で、比較的軽い元素である炭素やマグネシウムの組成は、太陽の 1000 分の１以下というものでした。鉄以外の元素の組成が極端に低いことから、この星は第二世代の星、すなわち初代星から放出された元素が周囲の水素ガスと混ざってできたガス雲から生まれてきた星であると考えられます。 初期世代星の元素組成は、多くの場合、太陽質量の数十倍の大質量星が起こす超新星の元素合成モデルでよく説明されてきました。しかし今回発見された星の元素組成はそれでは説明できません (図２)。これに対し、巨大質量星の爆発は鉄を比較的多量につくり出すのが特徴で、予想される元素組成はこの星の組成の全体的な傾向を説明することができます (図３)。つまり、この星には巨大質量の初代星によってつくり出された元素組成が記録された可能性があるのです。 Figure 2　図２：SDSS J0018-0939 の元素組成 (赤丸) と重力崩壊型の超新星の元素合成モデルとの比較。 Figure 3　図３：SDSS J0018-0939 の元素組成 (赤丸) と巨大質量星の爆発による元素合成のモデルとの比較。 ＜研究のインパクト＞ ・・・・・（略）・・・ 巨大質量星が周囲に与える影響は大きいため、宇宙初期の星形成や銀河形成の研究ではその存在を十分考慮する必要があります。質量が 1000 太陽質量におよぶような星であれば、数百太陽質量のブラックホールを形成するので、それが銀河中心にみられるような巨大ブラックホールの種のひとつになった可能性もあります。巨大ブラックホールの起源は大きな謎とされていますが、巨大質量の初代星の存在が確立されれば、有力な候補となるかもしれません。 研究チームの青木和光さん (国立天文台准教授) は、「巨大質量星が初代星のなかにどの程度の割合で存在したのか明らかにすることが重要で、そのためにはより多数の初期世代星の探査と観測が必要となります。また、巨大質量星が多数存在したのであれば、次世代超大型望遠鏡 TMT などによる遠方銀河の観測でその集団を直接観測できる可能性も出てくる (注５) ので、いろいろな方法での研究の進展にも期待しています」と話しています。 Figure 4　図４：初代の巨大質量星の爆発の想像図。 Figure 5　図５：初代の巨大質量星が放出した物質と周囲の水素が混ざったガスから誕生すると考えられる小質量星の想像図。(クレジット：国立天文台) ＜研究チームの構成等＞ ・・・・・（略）・・・ 補足説明 ＜なぜ初代星には巨大質量の星が存在したと予想されるのか＞・・・・・（略）・・・ ＜今回得られた観測データ＞・・・・・（略）・・・ ＜超新星によってつくられる元素組成比の違い＞・・・・・（略）・・・ ＜これまでの類似の観測例＞・・・・・（略）・・・