遠方のクエーサーを取り囲むガスを研究している天文学者のチームは、クエーサーには宇宙で最初に誕生した恒星の残骸が残っている可能性があると考えている。
最初の星は種族IIIの星として知られています（3つの星の種族は観測された順に命名されたため、直感に反して種族IIIの星が最も古い星となります）。これらの最古の星は現時点では仮説上のもので、太陽の数百倍の質量を持ち、すぐに燃え尽きたと考えられるため、はるか昔に消滅したと推定されています。
これまで観測されたことはありませんが、その死はおそらく、構成要素を宇宙に吹き飛ばしたまばゆいばかりの超新星爆発によって終わったものと考えられます。
天文学チームは、遠方のクエーサーULAS J1342+0928を取り囲むガスから発せられる131億年前の光の中に、そのような恒星の一つの超新星爆発の残骸を発見したと考えている。研究チームはハワイのジェミニ北望遠鏡を用いてこのクエーサーを観測した。
具体的には、超大質量ブラックホールを取り囲む明るく活発な銀河核であるクエーサーを取り囲む化学元素に注目しました。研究チームの研究結果は本日、天体物理学ジャーナル誌に掲載されました。
研究者たちは、これらの残骸は対不安定性超新星爆発から放出されたものだと考えている。対不安定性超新星爆発とは、ブラックホールや中性子星のような超高密度の残骸を残さない、特殊なタイプの爆発的な星の死である。対不安定性超新星爆発では、星のあらゆる部分が宇宙空間に放出される。
東京大学の天文学者で論文の共著者である吉井譲氏は、NOIRLabの発表の中で、太陽の約300倍の質量を持つ恒星が超新星爆発を起こすと、クエーサーのガスの元素構成と一致するマグネシウムと鉄の比率が生じるだろうと述べた。
言い換えれば、ULAS J1342+0928 は独特の重元素の組み合わせを持っており、これは銀河の中心核に種族 III の恒星の残骸が含まれている証拠であると研究チームは考えています。
金属に富む星は、時間を遡るほど少なくなります。これは、初期の宇宙が主に軽い水素とヘリウムで構成されていたためです。星が形成されると、それらはより重い元素（天文学では「金属」とみなされます）の工場となりました。
NOIRLabによると、ULAS J1342+0928は、太陽の鉄とマグネシウムの組成比と比べて、鉄がマグネシウムよりも10倍以上多く含まれているという。言い換えれば、このクエーサーの周囲を渦巻くガスを生成した原始的な炉は、比較的若い太陽とは全く異なる化学物質の混合物を持っていたということだ。
研究チームは、宇宙が誕生してわずか7億年だった頃に出現したクエーサーのガスを観測している。しかし、より新しい観測所は、種族IIIの星の残骸を発見し、この遠方のクエーサーの評価に役立つ可能性がある。これらの観測は、最も古い星の物質がどうなったのかを明らかにするのに役立つかもしれない。おそらく、物質は放出され、最終的にULAS J1342+0928のようなクエーサーに付着したのだろう。
特にウェッブ宇宙望遠鏡は、こうした調査に極めて重要な役割を果たします。この宇宙望遠鏡の主な目的の一つは、宇宙で最も古い光を精査し、最初の星や銀河の誕生を観測することです。
続き：天文学者がどのように最古の星を発見したか
