image: Schematic diagram showing two stages of star formation in the Milky Way galaxy according to Noguchi. In upper illustration, blue (cold) and red (hot) indicate gas. The color map in bottom panel shows distribution of the elemental composition of stars calculated by Noguchi's model with the purple line indicating how the elemental composition of the gas changes over time (Credit: M. Noguchi, courtesy of Nature). Overlaid contours show the distribution of solar neighborhood stars observed by APOGEE, a spectroscopic device attached to the 2.5 m telescope of the Alfred P. Sloan Foundation at Apache Point Observatory in New Mexico (Credit: M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), reproduced with permission © ESO). view more
Credit: same as written in caption.
【発表のポイント】
天の川銀河の星が異なるメカニズムによって２段階に分けて形成されたことがわかった。
定説では、天の川銀河は１００億年以上の間ずっと同じように星を作ってきたと考えられていた。
天の川銀河になぜ元素組成の異なる２種類の星が存在するのか解明された。
隣のアンドロメダ銀河など他の銀河も同様に２段階に分けて形成された証拠があり、銀河の形成に関する考え方が大きく変わると期待される。
【概要】
東北大学大学院理学研究科の野口正史准教授は、「冷たい降着流」と呼ばれるガスの流入に着目して天の川銀河の進化をコンピュータで計算し、天の川銀河での星形成が２段階に分けて起こったことを明らかにしました。天の川銀河には元素組成の異なる２種類の星が存在しますが、その理由は不明でした。野口准教授の研究は、この謎をはじめて理論的に解明したものとして注目されます。
「冷たい降着流」とは、宇宙空間のガスが低温のまま銀河に流れ込む現象です。それに対して、一度高温になったガスが冷えるにつれ流入する過程は「冷却流」と呼ばれます。野口准教授によると、天の川銀河では最初に「冷たい降着流」によって星が作られ始めましたが、今から約７０億年前に星形成は終了しました。これは衝撃波が発生してガスが高温になり流入が止まったためです。その後「冷却流」が発生し、約５０億年前から第二段目の星形成が始まりました。太陽もこの時期に誕生しました。
天の川銀河には、元素組成の異なる２種類の星が存在しますが、その起源は不明でした。野口准教授の計算は、酸素やマグネシウムに富む星は「冷たい降着流」による第一段階の星形成で、鉄に富む星は「冷却流」による第二段階の星形成で誕生したことを明らかにしました。
隣のアンドロメダ銀河など他の渦巻銀河もこのように２段階に分けて形成された形跡があり、今後の研究によって銀河進化の考え方が大きく書き換えられると期待されます。
本研究の成果は、2018年7月26日号の英科学誌「Nature」（オンライン版 日本時間7月26日午前2時）に公開されました。
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Journal
Nature