天の川銀河の「ハロー」で宇宙最古の恒星が発見される

マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究チームが、宇宙で最も古い星のうち3つを発見した。驚いたことに、これらの星は、超高性能のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡でしか観測できない遠く離れた銀河にあったわけではない。5月14日に王立天文学会月報誌に掲載された研究によると、これらの星は天の川銀河の「ハロー」内にある、私たちの銀河系近隣にあるという。

天の川銀河のハローは、私たちの銀河系の主要な銀河円盤全体を包む星の雲です。研究チームは、この 3 つの星が 120 億年から 130 億年前、つまり宇宙が形を整え始めた頃に形成されたと考えています。研究チームはこれらの星を Small Accreted Stellar System 星 (SASS) と呼んでおり、それぞれの星は、ある時点でより大きく成長を続ける天の川銀河に吸収された小さな銀河に属していた可能性があります。現在、これらの 3 つの星は、それぞれの元銀河の名残です。

研究チームによれば、それらは天の川銀河の外縁部を周回しており、そこにはさらに古くて永続的な星が潜んでいる可能性があるという。

「銀河の形成に関する知識からすると、これらの最も古い星は間違いなくそこにあるはずです」と、MITの天文学者で天体物理学者のアンナ・フレベル氏はMITニュースを通じて声明で述べた。「それらは宇宙の系図の一部です。そして今、それらを見つける新しい方法があります。」

[関連記事:若さを奪う星々が、天の川銀河の中心にある「失われた巨星」を説明できるかもしれない。]

この研究は、フレベルが「観測的恒星考古学」というコースを開始した2022年秋学期に始まった教室のコンセプトから生まれました。このクラスでは、学生たちは古代の星を分析するために必要な技術を学び、それを研究されていない星に適用してその起源を突き止めました。この新しい研究の共著者となった数人の学部生と最近の卒業生もクラスに含まれていました。

「私たちの授業のほとんどは基礎から教えられますが、この授業は私たちをすぐに天体物理学の研究の最先端に導きました」と、研究の共著者であり、MITの2023年度生であるヒラリー・アンダーレス氏は声明で述べた。

授業では、ビッグバンの直後、つまり約 138 億年前に形成された古代の星を探していました。当時、宇宙は主にヘリウムと水素で構成されており、バリウムやストロンチウムなどの他の化学元素はそれほど多くありませんでした。授業では、フレベルがチリのラス カンパナス天文台のマゼラン クレイ望遠鏡で長年収集したデータを徹底的に調べました。星の光 (またはスペクトル) の測定値からストロンチウムとバリウムの含有量が少ないことが示された星を探していました。

彼らは、マゼラン望遠鏡が2013年から2014年にかけて初めて観測した3つの星に焦点を絞った。天文学者はそれらのスペクトルを解釈してその起源を推測していなかったため、それらはクラスが研究するのに最適な候補だった。

分析の結果、3 つの恒星すべてでストロンチウムとバリウムの含有量が非常に少ないことが判明しました。また、太陽と比較すると、鉄を含む他の元素の含有量も少なかったです。恒星の 1 つは、現在の太陽と比較すると、鉄とヘリウムの含有量が 1 万分の 1 未満でした。この化学組成の少なさは、3 つの恒星がもともと 120 億年から 130 億年前に形成されたことを示す確かなヒントでした。

[関連: 「自家製」望遠鏡が宇宙で7人の小人を発見]

「これを理解するには、コンピューターをじっと見つめて何時間もかかり、何度もデバッグし、必死にテキストやメールをやり取りする必要がありました」とMITの学部生アナンダ・サントスさんは声明で述べた。「大きな学習曲線であり、特別な経験でした。」

フレベル氏は、この秋学期にこのクラスを再開する予定です。このチームは、SASS に似た星を発見し続けており、それを超微光矮小銀河の代理として利用したいと考えています。これらの銀河は、宇宙で最初に生き残った銀河の一部であると考えられています。現在も生きていますが、天文学者が詳細に研究するには遠すぎます。SASS の星は、かつては同様の矮小銀河に属していた可能性がありますが、はるかに近く、私たちの銀河系内にあるため、天文学者が超微光矮小銀河がどのように進化するかをよりよく理解するのに役立つ可能性があります。

「これからは、これらの極めて暗い星を追いかけなくても、天の川銀河内でより明るい類似星を探し、その化学進化を研究できる」とフレベル氏は語った。