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2025-12-15 17:04:00
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用して、天文学者はビッグバン直後に存在した恐竜のような怪物星の最初の証拠を発見したかもしれません。これらの先史時代の恒星巨人は、太陽の 10,000 倍もの質量を持っていたと理論化されています。
恐竜と同様に、これらのモンスター星はもう存在しませんが、地球の地質に恐竜の化石が生息しているように、宇宙はこれらの最も初期の星が残した「宇宙の化石」、つまりブラックホールで満たされています。実際、これらの星が宇宙初期にこれほど膨大な質量で存在していたことが確認できれば、宇宙が誕生してまだ10億年も経たないうちに、超大質量ブラックホールがどのようにして太陽数百万個に匹敵する質量まで成長したのかを説明するのに役立つ可能性がある。
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「私たちの最新の発見は、20年にわたる宇宙の謎を解くのに役立ちます。GS 3073により、これらのモンスター星が存在したことを示す最初の観測証拠が得られました。」と英国ポーツマス大学のチームメンバー、ダニエル・ウェイレン氏は述べています。 声明で述べた。 「これらの宇宙の巨人は、巨大なブラックホールに崩壊する前に、短時間明るく燃え、数十億年後に私たちが検出できる化学的痕跡を残したでしょう。地球の恐竜に少し似ています。彼らは巨大で原始的でした。そして、彼らの寿命は短く、わずか25万年しか生きませんでした。宇宙の瞬きにすぎません。」
奇妙な化学反応を持つ銀河
この場合の「決定的な証拠」は、GS 3073 の窒素と酸素の不均衡であり、既知の種類の恒星では説明できません。この銀河の窒素対酸素比は 0.46 で、これは既知の種類の星や恒星の爆発によって説明できるよりもはるかに大きいです。
ハーバード大学とスミソニアン大学の天体物理学センター(CfA)のチームメンバー、デベシュ・ナンダル氏は声明で、「化学物質の存在量は宇宙の指紋のような役割を果たしており、GS3073のパターンは通常の星が作り出すものとは異なっている。その極度の窒素は、私たちが知っているただ1種類の発生源、つまり太陽の数千倍も重い原始星と一致する」と述べた。 「このことは、第一世代の星には、初期の銀河の形成に貢献した真の超大質量天体が含まれており、今日の超大質量ブラックホールの種となった可能性があることを示しています。」
研究チームはこの情報を基に、太陽質量の1,000倍から10,000倍の範囲の質量を持つ星の進化をモデル化し、星が超新星爆発後にどのような元素を生成し、銀河の故郷に播種するのかを決定した。これにより、大量の窒素を生成する可能性がある特定のメカニズムが明らかになりました。
最初の星が銀河の化学的性質をどのように強化したかを示す図 (画像提供: ポーツマス大学)
これらのモンスター星は、その中心でヘリウムを燃やして炭素を生成し、それが星の外殻に「漏れ出て」、そこで水素が燃えています。炭素と水素の融合により窒素が生成され、窒素は対流によって星内で乱されます。これに続いて、窒素が豊富な物質が宇宙に逃げ、周囲のガス状物質を濃縮します。
このプロセスが何百万年も続いたという事実は、GS3073 に窒素が豊富に存在することを説明できる可能性があります。質量が 1,000 太陽質量未満、または 10,000 太陽質量を超える星では、同じ化学濃縮が生成されません。
研究チームの研究はまた、これらの恐竜星が寿命を迎えたときに何が起こるかを予測しており、それらが直接ブラックホールに崩壊することを示唆している。超新星爆発が起こらないということは、これらのブラックホールが依然として太陽の数千倍の質量を持つ可能性があることを意味しており、超大質量ブラックホールの成長において大幅に有利なスタートを切ることができるだろう。
実際、GS 3073の中心には摂食超大質量ブラックホールがあり、これらの巨大な星によって生成されたブラックホール間の合体の「娘」である可能性があります。チームは今後、初期宇宙にある他の初期の窒素が豊富な銀河を探し、これらの巨大な星の存在を強化することになります。
チームの研究は11月に出版されました。 天体物理学ジャーナルレター。
#ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡初期宇宙に恐竜のような星があるという初の証拠を発見