11/10/06 18:31:18.34 BE:1006698847-2BP(1056)
愛媛大学および京都大学の研究者を中心とする研究チームは、
すばる望遠鏡の微光天体分光撮像装置 FOCAS を用いた可視分光観測によって、
125 億光年彼方にある最遠方電波銀河 TN J0924-2201 から放射された
炭素輝線の検出に世界で初めて成功しました。
検出された輝線を調査したところ、驚くべきことに宇宙誕生後 10 億年頃の電波銀河には
既に炭素元素が豊富に存在していたことがわかりました。
元素が宇宙の歴史の中でいつ、どのように生成されてきたのかという問題は
未だに解き明かされていません。
今回の結果は宇宙の化学進化を理解する上で非常に重要な成果であるとともに、
生命の基本構成元素である炭素がいつ生成されたのか、
すなわち生命の究極的なルーツを知る手掛かりになるかもしれません。
私たちが住んでいる宇宙は今からおよそ 137 億年前、
ビッグバンという大爆発によって誕生したと考えられています。
誕生直後の宇宙にはビッグバンで生成可能な水素とヘリウムしか存在しませんでした。
では現在私たちのまわりに存在する酸素や炭素、鉄、マグネシウムといった多種多様な元素 (注１) は、
いつ、どのように生成されたのでしょうか。その答えは夜空に輝く星にあります。
太陽のように自ら輝く星 (恒星) はその内部で核融合反応を行い、
また大質量星になると超新星爆発という現象を伴った壮絶な最期を遂げます。
自然界に存在する元素は、これら恒星の進化に伴う現象によって生成されてきたと考えられています。
宇宙が誕生して現在に至るまでに無数の星が生まれ、そして死んでいくことで元素は蓄積されてきました。
私たちが宇宙を理解するためには、元素の起源と歴史、
すなわち「宇宙の化学進化」の全容を明らかにしなければなりません。
私たち人間自身も酸素や炭素、窒素、カルシウム、リンといった元素によって
構成されていることを考えると、化学進化を理解することは生命のルーツに対する理解にも繋がる
極めて興味深い課題です。
化学進化を調べる方法の一つとして、様々な赤方偏移の天体に対して
その元素量を調べることが挙げられます。
赤方偏移は距離の指標であり、同時に時間の指標でもあります (注２)。
つまり、元素量の赤方偏移に対する振る舞いを調べることで元素量の時間進化を見ることができます。
今回、愛媛大学および京都大学の研究者を中心とする研究チームは、
巨大ブラックホールの重力エネルギーにより電波や可視光で極めて明るく輝く
「電波銀河」と呼ばれる天体に着目しました。
電波銀河を用いた元素量診断の研究はこれまでにも行われていますが、
そのほとんどが赤方偏移３あたりまでの宇宙、すなわち今から 115 億年前までの宇宙しか
調べられていませんでした。
しかもこれらの調査の結果は、現在の宇宙に見られるような元素が 115 億年前には
既に生成されていたことを示しています。
これは、少なくとも宇宙誕生後 20 億年以前の電波銀河を調べなければ
元素が生成されている現場を見ることができないことを意味しています。
そこで研究チームは現在最も遠くで見つかっている電波銀河
TN J0924-2201 (赤方偏移 5.19 、距離は 125 億光年：図１) に着目して、
その元素量を測定するためにすばる望遠鏡の微光天体分光撮像装置 FOCAS を用いた
可視分光観測 (注３) を行いました。
>>2へ続く
国立天文台>観測成果
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図１: 最遠方電波銀河 TN J0924-2201 のハッブル宇宙望遠鏡による可視光画像。
TN J0924-2201 は可視光で 25.85 等級の明るさ。((c) NASA/STScI/NAOJ)
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図２: すばる望遠鏡の FOCAS で取得された最遠方電波銀河 TN J0924-2201 の
可視スペクトルと炭素輝線 (下向き矢印) 周辺の拡大図。
図中の左端付近に見えるのは水素からの輝線。
すばる望遠鏡を用いることで、非常に微弱な 125 億光年彼方の炭素輝線を世界で初めて検出しました。
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