最初の星が非常に速く形成された

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天文学者が宇宙が絶え間なく膨張している状態であり、大規模な爆発が138億年前にビッグバンを開始した可能性があることを認識して以来(ビッグバン)、最初の星がいつどのように形成されたかについて未解決の問題がありました。 NASAのウィルキンソンマイクロ波異方性プローブ(WMAP)および同様のミッションによって収集されたデータに基づくと、これはビッグバンの約1億年後に起こったと考えられています。

この複雑なプロセスがどのように機能したかについての詳細の多くは謎のままです。しかし、マックスプランク天文学研究所の研究者が率いるチームが集めた新しい証拠は、最初の星がかなり早く形成されたに違いないことを示しています。ラスカンパナス天文台にあるマゼラン望遠鏡のデータを使用して、チームはビッグバンからわずか8億5,000万年後に星形成が起こっているガス雲を観察しました。

最近発見された、彼らの発見を説明した研究 天体物理ジャーナル、EduardoBañados率いる。当時カーネギー科学研究所のメンバーであったバナドスとその同僚は、既知の最も遠いクエーサーのうち15個の調査を追跡しながらガス雲を観察しました。

この調査は、博士号の一部として、ヨーロッパ南天天文台(ESO)の天文学者であり、研究の共著者であるキアラマズッケッリによって作成されました。マックスプランク天文学研究所での研究。特に1つのクエーサー(P183 + 05)のスペクトルを調べたところ、かなり独特な特徴がいくつかあることに気付きました。

チリのラスカンパナス天文台にあるカーネギー研究所の6.5 mのマゼラン望遠鏡を使用して、バナドスと彼の同僚は、クエーサーによって照らされていた近くのガス雲というスペクトルの特徴を認識しました。スペクトルはまた、ガス雲が地球からどれほど離れているか(130億光年以上)を示し、天文学者によって観測され、識別されることが最も遠いものの1つとなっています。

さらに、ヘリウムより重いため、化学的に「金属」と呼ばれる炭素、酸素、鉄、マグネシウムなどの微量元素の存在を示すスペクトルが見つかりました。このような要素は、初代の星(別名「母集団III」)が寿命に達して超新星として爆発した後、宇宙に放出したときに、宇宙の初期に作成されました。

カーネギー科学研究所の天文学者で、新しい研究の共著者であるマイケル・ラウチが言ったように、

「ビッグバンからわずか8億5,000万年後のこのような原始のガスを見ていると確信した後、私たちはこのシステムが最初の世代の星によって生成された化学シグネチャをまだ保持できるかどうか疑問に思い始めました。」

宇宙の歴史をより包括的に理解できるようになるため、第一世代の星を見つけることは天文学者の目標でした。時間が経つにつれて、水素よりも重い元素が星の形成に重要な役割を果たしました。そこでは、物質は相互引力のために一緒に凝集し、その後重力崩壊します。

ビッグバン以降の宇宙には水素とヘリウムしか存在していないと考えられているため、初代の星にはこれらの化学元素は含まれていませんでした。したがって、このような初期のガス雲におけるこれらの元素の相対的な存在量に注目することは驚くべきことであり、それは実際に天文学者が今日の銀河間ガス雲で見るものに匹敵しました。

これらの観察は、宇宙の最初の星がどのように形成されたかという従来の理論に大きな挑戦をもたらします。本質的に、それはこれらの化学元素を生成するために星形成がずっと早く始まっていたに違いないことを示します。 Ia型超新星に関する研究に基づくと、観測された存在量でこれらの金属を生成するために必要な爆発は、起こるまでに約10億年かかると推定されています。

要するに、科学者たちは最初の星が生まれたときに、一世代ほど離れていたのかもしれません。宇宙の最も初期の時代にいくつかの周りがあったかもしれないことを意味します。これは、最初の星が、初期の宇宙であった水素とヘリウムの原始的なスープからかなり迅速に形成されなければならなかったことを事実上意味します。この発見は、宇宙進化論に深刻な影響を与える可能性があります。

バニャドスが言ったように、今の目標は、類似の化学的存在量を持つ追加のガス雲を見つけることによってこれを確認することです:

「宇宙の歴史の非常に早い段階で金属性と化学物質の存在量を測定できることはエキサイティングですが、最初の星のシグネチャを特定したい場合は、宇宙の歴史のさらに早い段階で調査する必要があります。さらに遠いガス雲が見つかると楽観しています。これにより、最初の星がどのようにして誕生したかを理解するのに役立ちます。」

相対性理論は、空間と時間は同じ現実の2つの表現であることを教えてくれます。エルゴは、宇宙をより遠くまで見つめることで、時間をさらに遡ります。そうすることで、天文学者は宇宙論モデルとすべてがいつどのように始まったかについての考えを調整することができました。宇宙の最初の星は、その起源をさらに早い時期に押し戻すことができることを知っています。まあ、それは学習曲線のほんの一部です!

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