ジェームズ・ウェッブ望遠鏡が捉えた謎の天体「リトル・レッド・ドット」は球状星団の誕生姿か

130億年おくねん以上いじょう前まえの初期しょき宇宙うちゅうに浮うかぶ、コンパクトで明あかるい謎なぞの赤あかい点てん——。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡うちゅうぼうえんきょうの観測かんそくで見みつかった「リトル・レッド・ドット」と呼よばれる天体てんたいが、現代げんだいの宇宙うちゅうに存在そんざいする「球状星団きゅうじょうせいだん」の形成けいせい途中とちゅうの姿すがたかもしれないという新説しんせつが発表はっぴょうされた。1世紀せいき以上いじょうにわたって未解明みかいめいだった球状星団きゅうじょうせいだんの起源きげんと、最新さいしんの望遠鏡ぼうえんきょうがもたらした初期しょき宇宙うちゅうの謎なぞが結むすびつく可能性かのうせいがあり、天文学界てんもんがっかいで大おおきな注目ちゅうもくを集あつめている。

現代げんだいの天文学てんもんがくには、長年ながねん研究者けんきゅうしゃを悩なやませてきた2つの大おおきな謎なぞがある。

1つ目めは、銀河ぎんがに存在そんざいする「球状星団きゅうじょうせいだん」の成なり立たちだ。球状星団きゅうじょうせいだんは数十万すうじゅうまんから数百万個すうひゃくまんこもの古ふるい星々ほしぼしが重力じゅうりょくで互たがいに結むすびつき、球状きゅうじょうに密集みっしゅうした天体てんたいだ。天あまの川がわ銀河ぎんがだけでも約やく150個こが見みつかっている。しかし、数十億年すうじゅうおくねんもの時間じかんが経たつあいだに寿命じゅみょうの短みじかい大質量星だいしつりょうせいは消滅しょうめつし、ガスもなくなっているため、初期しょき宇宙うちゅうでどのように形成けいせいされたのかは解明かいめいされていない。

2つ目めは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡うちゅうぼうえんきょうが発見はっけんした「リトル・レッド・ドット」の正体しょうたいだ。ビッグバンから数億年後すうおくねんご（今いまから約やく132億おく〜123億年おくねん前まえ）の初期しょき宇宙うちゅうに存在そんざいしたとされるこの天体てんたいは、非常ひじょうにコンパクトでありながらきわめて明あかるく輝かがやく。これまでは「分厚ぶあついガスに覆おおわれて急速きゅうそくに成長せいちょうする超大質量ちょうだいしつりょうブラックホール」だとする研究けんきゅうなども発表はっひょうされていたが、確たしかな結論けつろんには至いたっていなかった。

テキサス大学だいがくオースティン校こうマクドナルド天文台てんもんだいのジョン・チザム（John Chisholm）氏しらの研究けんきゅうチームは、この全まったく別べつの存在そんざいに思おもえる2つが「同おなじ天体てんたいの異ことなる進化しんか段階だんかい」だという仮説かせつを提示ていじした。リトル・レッド・ドットの正体しょうたいは、初期しょき宇宙うちゅうで形成けいせい途中とちゅうの段階だんかいにある球状星団きゅうじょうせいだんだというのだ。

研究けんきゅうチームによると、リトル・レッド・ドットから放射ほうしゃされる光ひかりの波長はちょうごとの強つよさ（スペクトル）に現あらわれる特徴的とくちょうてきなV字型じがたの形かたちは、きわめて若わかい星ほしの集団しゅうだんが放はなつ紫外線しがいせんと、星団せいだんの中心ちゅうしんに位置いちする超大質量星ちょうだいしつりょうせい（質量しつりょうが太陽たいようの1万倍まんばい以上いじょうに達たっする巨大きょだいな星ほし）が放はなつ可視光線かしこうせんの組くみ合あわせで説得力せっとくりょくをもって説明せつめいできるという。

超大質量星ちょうだいしつりょうせいの寿命じゅみょうは約やく100万年まんねんと非常ひじょうに短みじかいが、星団せいだんそのものは超大質量星ちょうだいしつりょうせいが消滅しょうめつした後あとも数十億年すうじゅうおくねんにわたって存続そんぞくする。このため、初期しょき宇宙うちゅうの短みじかい時期じきにのみ見みられるリトル・レッド・ドットと、年老としおいた星々ほしぼしで構成こうせいされる現代げんだいの球状星団きゅうじょうせいだんの両方りょうほうの性質せいしつが矛盾むじゅんなく整合せいごうする。さらに理論計算りろんけいさんでも、リトル・レッド・ドットが時間じかんとともに進化しんかした場合ばあいの数かずや質量しつりょうの分布ぶんぷが、現在げんだいの球状星団きゅうじょうせいだんと一致いっちすることが確認かくにんされた。

この仮説かせつをさらに裏うらづけるのが、球状星団きゅうじょうせいだんをなす星々ほしぼしの「化学組成かがくそせい」だ。宇宙うちゅうの初期しょきにはほぼ水素すいそとヘリウムしか存在そんざいせず、それより重おもい元素げんそは恒星こうせい内部ないぶでの核融合かくゆうごうや超新星爆発ちょうしんせいばくはつを通とおじて合成ごうせいされてきた。そのため、古ふるい星ほしほど単純たんじゅんな組成そせいを持もつのが天文学てんもんがくの定説ていせつだ。

しかし、現代げんだいの球状星団きゅうじょうせいだんにある古ふるい星々ほしぼしを調しらべると、ヘリウムや窒素ちっそ、ナトリウム、アルミニウムが豊富ほうふに含ふくまれる一方いっぽうで、炭素たんそや酸素さんそ、マグネシウムが少すくないという、特有とくゆうの比率ひりつの偏かたよりが見みられる。

研究けんきゅうに参加さんかしたダニエル・バーグ（Danielle Berg）氏しによれば、超大質量星ちょうだいしつりょうせいの内部ないぶに生しょうじる特殊とくしゅな対流たいりゅう構造こうぞうや陽子捕獲反応ようしほかくはんのうは、まさにこのような偏かたよった比率ひりつで元素げんそを合成ごうせいすると予測よそくされている。つまり、初期しょき宇宙うちゅうで超大質量星ちょうだいしつりょうせいが作つくり出だした特殊とくしゅな元素げんそが、その後のちに誕生たんじょうした星々ほしぼしへと受うけ継つがれたと考かんがえれば、球状星団きゅうじょうせいだんの不可解ふかかいな化学組成かがくそせいを解とき明あかかすことができる。

現時点げんじてんで「リトル・レッド・ドット＝初期しょきの球状星団きゅうじょうせいだん」と断定だんていすることはできないものの、1世紀せいき以上いじょう前まえから知しられる球状星団きゅうじょうせいだんと、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡うちゅうぼうえんきょうが発見はっけんした最新さいしんの謎なぞの天体てんたいが結むすびつけば、天文学てんもんがくにおける大おおきな転換点てんかんてんとなる。今後こんご、リトル・レッド・ドットの観測かんそくから球状星団きゅうじょうせいだん特有とくゆうの元素げんそパターンが捉とらえられるかに期待きたいが寄よせられている。