初期宇宙の奇妙な銀河を形づくった、短命で巨大な星たち
ビッグバンから1億年後に宇宙最初の星が誕生し始めたころ、それらは猛烈に燃え尽きていた。ユタ大学の研究チームが近傍銀河の金属量の少ない巨大な星々を調査し、初期宇宙に存在していた星の姿を浮き彫りにしている。
初期宇宙の銀河は、現在私たちが観察する銀河と比べて奇異な外観をしている。ハッブル宇宙望遠鏡（HST）が1995年の深宇宙観測で捉えた遠い銀河たちも、今日の銀河とは異なる様相を呈していた。この謎を解くべく、ユタ大学の研究チームは「Extremely Metal-Poor O Stars（TEMPOS）」と名付けた調査を実施した。研究責任者のグレース・テルフォード（ユタ大学物理学・天文学助教授）によれば、この調査はハッブル宇宙望遠鏡の宇宙起源分光器（Cosmic Origins Spectrograph）で検出された近傍の星から放射される紫外線光を利用している。その結果は、ビッグバンから数億年後に最初に形成された怪物級の「第III族星」についてより精密なモデルを構築するのに役立つと期待されている。
初期宇宙の巨大星がもたらした銀河進化
第III族星は太陽の10倍以上の質量を持つ巨大な星だ。これらの星は非常に高い温度で燃焼し、短い一生を爆発的に終える。テルフォード研究チームの発見によると、これらの星は「非常に熱く、明るく、速く燃える」という特徴を持つ。その短命な人生は超新星爆発で幕を閉じ、大量のエネルギーと物質を周囲のガスに放出する。テルフォード助教授は「彼らはガスを加熱し、本質的に調整することで、その後の新しい星の形成へ冷却されて凝集するガスの量を支配する」と述べている。つまり、銀河全体の進化を左右する中心的な役割を担っているのだ。
初期宇宙の星は水素とヘリウムで構成されていた。炭素、酸素、窒素などそれより重い元素は「金属」と呼ばれるが、初期の星はその意味で「金属量が少ない」ものだった。ビッグバンから約1億年後に形成されたこれらの星は、水素をヘリウムに変え、さらに鉄に至るまでより重い金属へと変えていった。やがて大規模な超新星爆然で死を迎えると、星の内部で造られた元素が星間空間に散布された。
金属量の少ない巨大星が示す初期宇宙の姿
TEMPOSの調査対象は、29個の巨大な金属量の少ない星で、銀河系とは異なり初期宇宙に類似する近傍の小型矮小銀河に位置している。銀河系および太陽は明らかに金属量が多く、そのため研究チームは銀河系外での調査を必要としたのだ。紫外線スペクトルは対象の星の金属含有量と、星風の特性を明らかにした。これらの星風は太陽風と同じように星からの物質放出をもたらす。巨大な星由来の星風は、超新星爆発に先立つ、これらの天体が宇宙空間に質量を失う主要な経路となっている。テルフォード助教授は「低金属量における巨大星は初期銀河の正確なモデル構築に特に重要」であり、「銀河系の金属量が多い巨大星の振る舞いだけを研究して、それらの観測を解釈することはできない」と強調している。
出典: Universe Today
