天文学者はこれまでに見た最大の星の証拠を垣間見たかもしれない

ジェームス ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) により、天文学者は初期宇宙のはるか彼方にある遠方の銀河を初めて調べることができます。これらのいくつかは、太陽の最大1万倍の質量を持つエキゾチックな超大質量星を示していると思われる化学的特徴を持っています。

近くの宇宙にある星には、生まれつきの大きさの限界があるように見えるため、これらの巨大な星は奇妙です。 「私たちの銀河の進化モデルはすべて、恒星が太陽質量 120 個程度を超えることはありえないという事実に基づいています」と、マサチューセッツ州のハーバード・スミソニアン天体物理学センターのデベシュ・ナンダルは言う。 「もちろん、星を探査する理論的なアイデアはありました…それよりも大きなものですが、それを示すことができる実際の観測はこれまでにありませんでした。」

つまり、今までです。 Nandal と彼の同僚は、GS 3073 と呼ばれる遠方の銀河の JWST 観測を調べ、その化学的特徴に異常に大量の窒素が含まれていることを発見しました。これは完全に異常というわけではありません。高い窒素レベルは、同様に遠方にある他のいくつかの銀河でも観察されています。

しかし、他の銀河のほとんどについては、窒素レベルは混乱を引き起こすほど高くはなく、特定の種類の比較的正常な星やその他の宇宙の出来事によって説明できる可能性があります。 GS 3073 には当てはまらない、とナンダル氏は言う。単純に窒素が多すぎるだけです。

仮説III星と呼ばれる特定のタイプの仮説のある原始星があり、モデルはこれが非常に大きくなる可能性があることを示しています。これらの星がそうするとき、シミュレーションは、それらが通常の星よりもはるかに多くの窒素を形成するはずであることも示しています。ナンダルと彼の同僚は、太陽の 1,000 倍から 10,000 倍の質量を持つ人口 III の恒星がほんの数個だけで、GS 3073 の過剰な窒素の原因となる可能性があると計算しました。「私たちの研究は、宇宙初期の人口 III の超大質量星に関するこれまでの最も強力な証拠を示しています」と彼は言います。

しかし、他の研究者の中には、超大質量の人口 III 星だけがデータに適合するのか、それともまったく正確に適合するのか疑問を抱く人もいます。ケンブリッジ大学のロベルト・マイオリーノ氏は、「人口IIIは、ヘリウムより重い元素が多くない、自然に近い環境に関連しているに違いない」と言う。 「それどころか、GS 3073 は化学的にはかなり成熟した銀河です。したがって、人口 III が見つかると予想される種類の環境には一致しないようです。」

しかし、これは単に奇妙な銀河かもしれない、とアイルランドのメイヌース大学のジョン・リーガン氏は言う。 「初期の宇宙を観察すると、私たちが見るのは本当に奇妙で、本当にエキゾチックな銀河だけです。だから、方向転換してそうだと言うのは難しいですが、それは奇妙すぎるので、超大質量星が形成されることは期待していません。そうですね、あなたは今、これらの銀河は本当に奇妙であると言いました。」と彼は言います。

もしこれらの巨大な星が本当に存在すれば、宇宙のはるか昔に存在していた超大質量ブラックホールの起源を研究者が理解するのに役立つ可能性がある。もしそれらが通常の星ではなく超大質量星から形成されたとすれば、有利なスタートを切ることができ、どのようにしてそれらが比較的短期間で私たちが目にするような巨大なサイズにまで成長したのかを説明できる可能性がある。

GS 3073 や宇宙初期の他の窒素に富んだ銀河に本当に超大質量星が含まれているかどうかを確認することは難しく、おそらくこれらの奇妙な巨人の化学的特徴をさらに発見する必要があるでしょう。 「彼らの存在に対する主張を強化するのは、まったくもって困難です。決定的な署名を得るのは、私たちにとって非常に困難です」とリーガン氏は言う。 「しかし、このサインは非常に強力です。」