天の川銀河ができる様子をスーパーコンピュータでシミュレーションした結果、金やプラチナなどの貴金属を多く含む星の多くは、100億年以上前に形成されたことが明らかになった。
今後、国立天文台のすばる望遠鏡などでの観測が進むと、貴金属に富んだ星を指標として、長年の謎であった100億年以上前の天の川銀河形成史を辿れるようになることが期待されるという。この成果は、英国の学術誌「王立天文学会月報」で、11月14日（英国時間）にオンライン公開された。
謎に包まれた天の川銀河形成史
私たちの身の回りのほとんどの元素は、星の中で合成されたものだ。星がその一生を終える際、大爆発を起こせば、合成された元素は周辺にまき散らされて次世代の星に引き継がれるため、星の元素組成にはその星が形成されるまでの銀河の歴史が刻まれているとされている。
国立天文台のすばる望遠鏡などの観測で、天の川銀河には金やプラチナなどの貴金属と鉄の割合が太陽の5倍以上の星がいくつもあることが確認されている。また、ヨーロッパが打ち上げた位置天文観測機「ガイア」は、これらの星々の多くは太陽とは異なる軌道を持っていることを明らかにしている。
こうした特徴は、貴金属に富んだ星々が天の川銀河形成史を強く反映して形成された可能性を示しているが、いつ・どのように形成されたのかは、これまで明らかになっていなかった。
天の川銀河の貴金属に富んだ星の多くは100億歳以上
東北大学の平居悠研究員らの国際研究チームは、独自に開発した数値計算コードと国立天文台が運用する天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイⅡ」を用いて、138億年前の宇宙誕生時の密度のムラからダークマターとガスが重力によって集まり、その中で星が形成され、天の川銀河が形成される様子を従来の10倍高い解像度でシミュレーションすることに成功した。
これにより、これまで分解できなかった天の川銀河の元となった小さい銀河を空間的に分解し、その中で星が生まれる様子を探ることが可能となった。その結果、貴金属に富んだ9割以上の星が宇宙誕生から40億年以内に、形成途中の小さい銀河で形成されたことがわかった。これは天の川銀河に見られる貴金属に富む星の多くが100億歳以上の年齢を持ち、宇宙初期の天の川銀河の形成史を今に伝える星々であることを意味している。
この成果により、貴金属に富んだ星々を指標として、これまで謎であった100億年以上前の天の川銀河形成史を探ることが可能になり、宇宙全体から私たちを形作る元素のスケールまで分野の垣根を超えた研究が展開されることが期待される。
同研究グループでは今後、理化学研究所のスーパーコンピュータ「富岳」によるシミュレーションやすばる望遠鏡などによる観測を駆使して、138億年に渡る天の川銀河形成史の解明に挑む予定だという。
（冒頭の写真はイメージ）