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銀河系に存在する「金」は100億年前に生成された可能性

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天の川銀河形成シミュレーションの一例(©︎斎藤貴之/武田隆顕)

天の川銀河で見つかった金を豊富に含有する何百もの星々は、100億年前に合体した小さな銀河に由来する可能性がスーパーコンピュータによる最新シミュレーションで明らかになった。

日本の国立天文台の天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイⅡ」を使用して東北大学、ノートルダム大学、神戸大学らの研究者チームが銀河形成の最新シミュレーションを史上最高の解像度で開発した。

論文はMonthly Notices of the Royal Astronomical Society(王立天文学会月報)で2022年11月14日にオンライン公開されている。

シミュレーションは、天の川銀河に似た仮想的銀河の形成をビッグバンから現在まで追跡し、研究者たちはそこから、古い星から放たれた新しい物質が、どのように新しい星に吸収されていったかを知ることができる。

地球にある元素は炭素、酸素からケイ素、金にいたるまで、古代の星々の中で起きた熱核反応によって生成。これらの元素は、星の爆発とともに宇宙全体へと広がった。


本研究で行われた天の川銀河形成シミュレーションによる星とガスの分布。黄色い点が星、水色の点がガスを表している(©︎Yutaka Hirai)

「金が豊富な星たちは、私たちに天の川銀河の歴史を教えてくれます」と東北大学の平居悠はいう。「これらの古代銀河は天の川銀河の構成要素です。私たちの発見は、現在、目にしている金に富んだ多くの星が、100億年以上前に天の川銀河が形成されたことを示す記録であることを意味しています」

数カ月を要したそのシミュレーションによって、研究者は初めて、天の川銀河の金に富んだ星々の形成を見ることが可能になった。

金に富んだ星々のほとんどが小さな銀河の中で100億年以上前に形成され、後に合体して天の川銀河を形成したことを研究は明らかにした。金やプラチナといった鉄より重い元素は、小さい銀河でよく見られる中性子星の合体(死につつある2つの星が衝突)に由来する。

シミュレーションはあくまで起こりうることを予測したものに過ぎないが、予測された現時点での天の川銀河における金が豊富な星の数は、現在、天文学者が観測しているものと一致している。

Neutron Stars
2つの小さいが非常に高密度の中性子星が合体し、キロノバとして爆発したイメージのイラスト(MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/ Getty Images)
 
過去5年間に、何百という金が豊富な星が発見された。2022年5月、科学者たちはハッブル宇宙望遠鏡を使って恒星HD 222925の中に、金を含む65種類の元素を発見した。私たちの太陽系以外の天体で最高記録だ。

元素がどのように、なぜ、いつ形成されたかを正確に知ることは、多くの先端研究の焦点となっている。先にEUは、研究プロジェクト「HEAVYMETAL(中性子星合体がどのように重金属を作ったのか)」に1130万ユーロ(約16億円)の報奨金を授与したことを発表した。同プロジェクトは、中性子星合体における化学元素の合成を研究することを目的にしている。

私たちの太陽の8倍の質量をもつ星々が燃料を使い果たしたとき、それらは崩壊し超新星爆発でばらばらになり、最終的に中性子星またはブラックホールになる。

澄み切った空と大きな瞳に願いを込めて。

forbes.com 原文

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翻訳=高橋信夫

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