2011年8月25日
河津氏
河津飛宏 氏(理学研究科物理学?宇宙物理学専攻修士課程修了)、長田哲也 理学研究科教授（物理学?宇宙物理学専攻）らの研究グループの研究成果が、科学誌「Nature」の電子版で2011年8月24日（日本時間25日）に公開されました。
【论文情报】
タイトル： "Three classical Cepheid variable stars in the Nuclear Bulge of the Milky Way"（天の川銀河の中心部に見つかった3つの古典的セファイド変光星）
著者： Matsunaga, N., Kawadu, T., Nishiyama, S., Nagayama, T., Kobayashi, N., Tamura, M., Bono, G., Feast, M. W. & Nagata, T.
Nature, 2011
本研究には、本学以外に、东京大学、自然科学研究机构国立天文台、名古屋大学、およびイタリア?ローマ大学と南アフリカ?ケープタウン大学の研究者が参加しました。
研究の概要
天の川の中心（以下、银河系中心と呼びます）を、名古屋大学が本学や国立天文台等とともに南アフリカ天文台の协力のもとに运用している滨搁厂贵望远镜を使って観测し、3つの「セファイド変光星」を発见しました。その性质から、银河系中心での星形成の歴史を探った结果、7000万年前から3000万年前にはあまり星が生まれず、今から2500万年前の顷に活発な星形成があったことを明らかにしました。
银河系中心の星形成
银河系中心は、大质量ブラックホールや大量のガス、非常に密集した星の大集団などが混在していて、天文学でもっとも重要な场所の一つです。私たちは、「セファイド変光星」という天体がその中心领域に存在することを世界で初めて见つけることに成功しました。これは、银河系中心に対して赤外线、电波、齿线などで様々な観测が1960年代以降行われ続けたにもかかわらず见つかっていなかったものです。さらに、セファイド変光星の周期性から年齢がわかるという特徴を利用し、银河系中心でいつ星が作られたかという歴史を调べました。その结果、7000万年前から3000万年前にはあまり星が作られず、今から2500万年前あたりで活発に星が作られたことがわかりました。银河系中心で数千万年ごとに星のベビーブームが起きていることを示唆する结果です。今回の発见は、银河の中心で起こる星形成の歴史に新たな视点で迫るものであると同时に、なぜ星の作られるペースが変化するのか、星を作る原料となるガスがどのように银河系中心に供给されるかなど、多くの谜を投げかけるものです。
研究の背景
银河ではどのように多くの星が作られるのでしょうか。大量のガスが集まる场所で星が作られますが、いつどのようにしてガスを集め、どのような星がどれだけ作られたのかを探ることが银河の进化を探るための重要なカギとなります。特に、银河の中心领域のように特殊な环境でどのように星が作られてきたのかについては多くの研究が行われていますが、未解明の课题が数多く残っています。私たちの太阳系を含む银河系の中心は、いて座の方向にあり、特に1960年代以降には様々な方法で観测が行われてきました。しかし、一般に星の年齢を推定することは容易ではなく、どのように星が作られてきたかという详细な歴史はわかっていませんでした。
そこで私たちはセファイド変光星という、周期的に明るさの変わる星に着目しました。その周期と星の年齢との间には関係があり、周期を知ることでそれぞれの星が何万年前に生まれたのか推定することができます。银河系中心にセファイドを见つけられれば、その场所でいつどのように星が作られてきたか调べることが可能です。しかし、大量の星间尘にさえぎられている银河系中心を见ることは容易ではなく、これまでセファイド変光星は见つかっていませんでした。
観测とその结果
そこで、私たちは8年间（2001～2008年）にわたって、银河系中心の方向を、星间尘の影响を受けにくい近赤外线で、繰り返し観测しました。観测には、名古屋大学と国立天文台が南アフリカに建设した口径1.4尘の滨搁厂贵望远镜と厂滨搁滨鲍厂近赤外线カメラを使用しました。中心となったデータは、河津氏が2005年6月～10月と2006年4～10月におよそ100夜にわたって、寒い南アフリカ天文台の観测室で取得したもので、本学に提出した修士论文としてまとめられています。
観测データを解析した结果、画像に写っている10万个近くの星の中に3个のセファイド変光星を検出しました（図1）。星の明るさから见积もった距离（约2万5千光年）も银河系中心までの値と一致しており、世界で初めて银河系中心に存在するセファイド変光星を発见することができました。
しかも、今回我々の见つけたセファイド変光星の周期は、いずれも20日に近い値でした（図2）。このように同じ周期の変光星ばかりが集中して见つかることは、まったく予想していませんでした。上に述べたセファイド変光星の周期と年齢の関係を考えるとこれらの星の年齢は约2500万歳で、2500万年前にその场所で星が作られたことがわかります。一方、それより短周期のセファイド変光星が见つからなかったことは、3000～7000万年前に生まれた星の少ないことを示しています。银河系中心に対して、このように数千万年前の星形成の歴史を详しく调べることができたのは初めてのことです。
成果の意义
今回の研究结果は、数千万年のタイムスケールで星の形成がさかんになったり不活発になったりすることを示唆しています。繰り返し访れる「星のベビーブーム」といえるでしょう。このような星形成の変化はどうして起こるのでしょうか。星の材料となるガスは、银河の円盘部の外侧から银河の中心へ运ばれます（つまり落ちていきます）。しかし、きれいな円盘状に回転するガスが落ちていくことはほとんどありません。一方、棒状构造のように、単纯な円盘から外れた构造によって、ガスが中心部へ落ちるというメカニズムが考えられています。このようなガスの运动に関する研究の结果、数千万年に一度の割合でガスが偶発的に落ちるということが示唆されています。そのタイムスケールは、今回私たちが明らかにした星形成の変化のタイムスケールと同じ程度で、両者が密接に関连していることを示唆しています。今回発见された天体をさらに调べることで、银河の中心部での星形成を促すメカニズムについて、より详しく调べられると期待されます。
参考図
- 図1： 銀河系中心領域の近赤外線画像と、今回発見したセファイド変光星
おびただしい数の星の中に、规则正しく明るさを数十％変化させる3つの星が、円で囲んだ场所に见つかった。
- 図2： 発見したセファイドの周期と、これまでに銀河系で見つかっていたセファイドの周期分布
セファイドはさまざまな周期を持つが、今回発见したものは20日程度に集中している。
関连リンク
- 论文は以下に掲载されております。
- 京都新聞（8月25日 26面）、日刊工業新聞（8月25日 26面）、日本経済新聞（8月25日夕刊 14面）および毎日新聞（8月29日 4面）に掲載されました。