自然科学研究機構 国立天文台

132億年前の宇宙に存在した大量の塵 ~宇宙初期の星形成史をさかのぼる~

研究成果

図:銀河MACS0416_Y1の観測画像。
銀河MACS0416_Y1の観測画像。132億光年の距離にある銀河で、アルマ望遠鏡が捉えた塵が放つ光を赤色、酸素が放つ光を緑色、ハッブル宇宙望遠鏡が捉えた若い星が放つ光を青色に割りあてて表現しています。 オリジナルサイズ(176KB)

アルマ望遠鏡を用いた観測により、地球から132億光年離れた銀河に、大量の塵(ちり)と酸素が発見されました。塵が見つかった銀河としては、観測史上2番目に遠い記録です。これほど遠くの銀河での塵の発見は、宇宙の進化を理解する上でたいへん重要な知見です。

138億年前に宇宙が誕生した直後には、宇宙には水素とヘリウム、微量のリチウムしか存在しませんでした。その後、これらを材料に星が生まれ、その星の中で核融合反応が進むことで酸素や炭素、また、塵の原料になる元素が生み出されました。そして星が一生を終えるときに、これらの元素が宇宙にまき散らされたと考えられています。すなわち、大量の塵の検出は、それよりも前の時代に多くの星が生まれ、そして死んでいったことを示します。

名古屋大学大学院理学研究科の田村陽一准教授を中心とする研究チームは、アルマ望遠鏡を用いて、エリダヌス座の方向132億光年の距離にある「MACS0416_Y1」と呼ばれる銀河を観測し、この銀河に太陽の400万倍もの質量に及ぶ塵が存在することを明らかにしました。つまり、宇宙誕生から6億年という短い間に、この銀河で大量の星の生死が繰り返されたことになります。塵の量は理論的予測をはるかに超えており、今回の発見は、宇宙の初期でどのように塵が増えていくのかの謎をさらに深めることになりました。

今回の観測とハッブル宇宙望遠鏡等による観測結果を合わせたところ、この銀河は宇宙誕生から3億年が経過した頃に生まれ、6億年が経過した頃に再度活発な星形成活動を起こしていることが明らかになりました。この成果は、私たちのまわりにある元素がいつどのように作られたのかという現代天文学の大きなテーマに迫るものと言えます。

この研究成果は、2019年3月19日(日本時間3月20日)発行の米国の天体物理学専門誌『アストロフィジカル・ジャーナル』に掲載されました。

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