タイムカプセル星のように、PicII-503 は元の銀河にある第一世代の星の化学的残骸を初めて明らかにします。 TechNews テクノロジーニュース

天文学者は、化学組成が知られている最も原始的な星の 1 つである PicII-503 を発見しました。この古代の星は、宇宙で最初の星が残した化学的痕跡を保持しているタイムカプセルのようなものです。これは、原始的な環境における第一世代の星の化学濃縮の明確な証拠の最初の例である。

宇宙初期に形成された第一世代の星は寿命が非常に短く、現在でも直接観測することはできません。したがって、PicII-503 のような第 2 世代星は、宇宙の元素の初期世代を理解するための重要な手がかりとなっています (太陽は、後に形成された第 3 世代星に属し、すでにより重い元素を含んでいます)。

PicII-503 は、非常に暗い矮銀河ピクトル II の外側にあります。この銀河には数千の星が含まれており、年齢は 100 億年以上です。 PicII-503 の鉄含有量は、天の川銀河の外で測定されたものの中で最も低く、炭素含有量も非常に高いです。この特徴は、天の川銀河の外縁にある既知の「炭素強化金属に乏しい星」（炭素含有量が比較的高い低金属星）と完全に一致しています。このような星の起源は長い間謎でした。 PicII-503 は、非常に暗い矮銀河内で明確に識別された最初の第 2 世代星です。これは、ビクター M. ブランコの 4 メートル望遠鏡に搭載されたダーク エネルギー カメラ (DECam) で行われた調査によって発見されました。ピクトリス II を取り囲む数百の恒星のうち、調査観測により PicII-503 が金属の含有量が極めて少ない候補であることがわかり、チームはさらに詳細な観測を行うことができました。

▲この画像は、極暗い矮銀河「ピクトルⅡ」の星の分布を示したものです。そのメンバー星の位置は紫色の丸でマークされています。右側は、この研究の主要なオブジェクトである PicII-503 を示す拡大領域です。ピクトリス星座の方向に位置するピクトリス II は、大マゼラン雲の伴銀河であり、それ自体が天の川銀河の衛星銀河です。この星系には数千の星が含まれており、その年齢は 100 億年以上です。この小さく古代の銀河で、天文学者らは星 PicII-503 (右の写真) を発見しました。この星は、現在天の川銀河の外で記録されている鉄含有量が最も低く、太陽のわずか 40,000 分の 1 であり、宇宙の第一世代星の化学濃縮の最も明確な例の 1 つとなっています。

宇宙の第一世代の星は、水素とヘリウムだけを含むガスから形成されました。炭素や鉄などの最初の重元素はその中心で合成され、これらの元素は爆発時に星間空間に放出され、後の星の材料となりました。したがって、第 2 世代の星は、これらの初期の化学的特徴を保持しています。他の観測データを組み合わせた結果、研究チームは、PicII-503の鉄とカルシウムの含有量が天の川銀河外の記録の中で最も低いことを発見し、この星が第一世代星の化学濃縮の痕跡を明らかに保存していることを示した。その炭素と鉄の比率は太陽の1,500倍を超えており、これは「炭素が強化され、金属が乏しい星」の特徴と一致している。説明の一つは、第一世代の星からの低エネルギーの超新星爆発です。鉄のような重い元素は高密度の残骸に戻り、炭素のような軽い元素は放出されて次世代の星が形成されました。

PicII-503 の発見は低エネルギー超新星モデルを裏付けるものであり、非常に低質量の矮銀河に位置しているため、爆発エネルギーが高すぎれば元素はとっくの昔に脱出しているはずであり、この説明がさらに強化されます。さらに、この結果は、天の川銀河のハローにある炭素が豊富で金属が少ない星が、そのような古代の矮銀河に由来し、その後の合体中に天の川銀河に融合した可能性があることも示しています。天文学者が原始銀河の最初の元素の生成を直接観察したのはこれが初めてであり、天の川銀河の古代の星の化学的特徴が第一世代の星の起源と明確に結びついている。この種の研究は宇宙考古学のようなもので、初期の星の痕跡を明らかにし、最終的に惑星、化学、生命の形成の基礎を築いたプロセスである宇宙の化学進化の出発点を垣間見ることができます。

この研究はスタンフォード大学の研究チームによって主導され、自然天文学》。

(この記事を書いたのは 台北プラネタリウム 許可を得て転載。画像出典:ノワールラボ）