天文学者たちは地球を包む「泡」を地図に描いた

私たちの多くは泡の中で生きているように感じるかもしれませんが、地球は実際に泡の中に住んでいます。

本日Natureに発表された論文によると、天体物理学センターと宇宙望遠鏡科学研究所の研究者らは、「ローカルバブル」の進化の歴史を再現する 3D マップを作成した。ローカルバブルとは、太陽を含むすべての近くの若い星の形成に関与している、幅 1,000 光年にわたる冷たいガスと塵の空洞である。

宇宙望遠鏡科学研究所の天文学者で研究の主執筆者でもあるキャサリン・ザッカー氏によると、この研究により、地球と、地球から500光年以内にあるすべての恒星と星形成領域がこのバブルの表面に存在することが明らかになった。これは良い洞察だ。地球がどのようにしてローカルバブルの中に存在するようになったのかをもっと知ることは、私たちの銀河系をよりよく理解するためのもう一つの決定的なステップとなるかもしれない。

「本質的に、私たちは周囲の地表で起こっているすべての星の形成を最前列で観察しているのです」とザッカー氏は言う。しかし、天文学者は数十年前から局地的バブルについて知っていたが、この発見は何年もかけて行われたわけではない。実際、それは偶然だったのだ。

「実は、この研究は、基本的に、私たちの銀河系周辺にあるすべての主要なランドマークの地図を作りたかっただけなのです」と彼女は言う。しかし、天の川銀河の渦巻き腕を研究するという典型的な試みとして始まったものが、泡の表面近くで星が一体化しているように見えることにチームが気付いてから、素晴らしい発見に変わった。

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Glue と呼ばれるソフトウェア プログラムと宇宙観測衛星 Gaia のデータを使用してこれらの星が正確にどこに位置しているかを示す地図を作成することで、Zucker 氏のチームは、泡の起源が約 1,400 万年前にさかのぼる一連の超新星爆発に起因することを突き止めることができました。これらの宇宙の泡は、星間ガスが爆発によって外側に押し出され、膨張した殻を形成し、それが断片化して近くの分子雲に崩壊したときに生成されました。

「天の川銀河は非常に薄いパンケーキのような形をしていると考えてください」とザッカー氏は言う。円盤の中心で超新星爆発が起こると、反応で生じた泡が「パンケーキ」の表面に穴を開け、その構造に影響を与える。複数の泡が互いに接触したり、衝突したりすることもある。

このような反応があるため、研究チームの結果は、ローカルバブルの構造は実際には泡状ではなく、「銀河の煙突」に似ているとも主張している。

「さまざまな情報源からのデータを使用する必要がありましたが、最も重要な要素はガイアでした」とザッカー氏は言う。欧州宇宙機関によって2013年に打ち上げられたこの観測所は、銀河系内の星の1％未満にあたる約10億個の星を調査し、銀河系で最大かつ最も正確な地図を作成することを使命としている。

ガイアの高品質な測定がなければ、宇宙における星形成の複雑さを研究することはほぼ不可能な作業です。参考までに、すべてのデータセットが収集されると、チームは約 3 時間でローカル バブルの実用的な 3D モデルを作成することができました。「これらの若い星の 3D 位置と 3D の動きがわかれば、実際に時計を進めたり戻したりすることができます」とザッカー氏は言います。

天文学者は、これらの星形成領域の歴史を再構築することで、これらの領域が時間の経過とともにどのように進化してきたかを知ることができます。その知識は、死にゆく星が星形成にどのような役割を果たしているか、そしてそれが銀河全体にとって何を意味するかを理解するのに役立ちます。

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星の誕生と死を研究しているロチェスター大学の物理学と天文学の教授アダム・フランク氏は、局所的バブルは、誘発性星形成（超新星爆発によって作られた星）が他の形成様式と比べてどれほど頻繁に起こるかを示す「美しい例」だと語る。

地球が局部バブルに居住したのは約500万年前だが、フランク氏は、ザッカー氏の研究によって、地球上の生命が超新星爆発の近さによって何らかの影響を受けたかどうかを考えるようになったと語る。

「超新星や極超新星の興味深い点の一つは、それが周囲の環境を滅菌する可能性があることです」とフランク氏は言う。「十分近ければ、どんな生命でもほぼ失うか、少なくとも影響を受ける可能性があります」。幸いなことに、地球の初期の原始スープは確かに生き残ったことが分かっていますが、銀河系の一部の星にとって、死は終わりではなく再生なのです。

「星のライフサイクルは、私たちが最も関心のある事柄を理解する上で不可欠です」とフランク氏は言う。地球が生命を支えているのは、星が放出して再形成する重元素のリサイクルを通じてのみであると彼は言う。

「私たちはここにいないでしょう」とフランクは言う。「ケイ素、鉄、マグネシウム、カルシウム、そして星の中で生まれる他のすべての元素がなければ、生命は存在し得なかったでしょう。」

訂正（2022年1月13日） ：この記事の以前のバージョンでは、ガイア宇宙望遠鏡が調査した天の川銀河の星の数を1000億個と誤って記載していました。この数は実際には銀河の1000億個の星の約1％、つまり約10億個です。