[비즈한국] おうし座のプレアデス星団は、肉眼でも楽しめる美しい星団だ。生まれたての熱く青い星々が集まった散開星団プレアデスは、肉眼で見ると明るく輝く6つほどの星が寄り添っている姿を確認できる。現在まで、私たちの銀河系でこのような散開星団は1000個以上発見されている。発見された数がこれほどであるだけで、天文学者たちは恐らく1万個近い散開星団が私たちの銀河系の円盤内を漂っていると推定している。
通常、星は単独では誕生しない。巨大な分子雲が一気に収縮し、その一帯で数百から数千の同い年の星々が一緒に誕生する。今日観測される星団はまさにこうして作られる。一見すると、現在私たちの銀河系を埋め尽くす数多くの星団は、すべてそれぞれ別の数千個のガス雲の中で生まれた別個の存在に見える。
ところが最近、天文学者たちは私たちの銀河系の星団に隠された出生の秘密を突き止めた。私たちの銀河系を漂うこれら数多くの星団が、実はすべて同じ場所で生まれたという事実だ！本来はすべて同じ場所で一緒に生まれた「集姓村」の星々だったが、数億年の間に星々の軌道があちこちに乱れ、現在は遠く離れて全く関係のない別個の星団のように振る舞っているという事実を明らかにしたのだ。
欧州宇宙機関（ESA）のガイア衛星は、私たちの銀河系にある数十億個に達する星々の精密な空間分布図を描いている。この数は、私たちの銀河系を埋め尽くす全恒星の約1%に相当する。そして各星の細かな位置変化を比較し、私たちの銀河系空間内をどれほど速く、どの方向に漂っているのか、その動きも追跡している。ガイア衛星で完成した超精密な銀河系地図を通じて、天文学者たちは数億年前の過去から数億年後の未来まで、私たちの銀河系内の星々の位置がどのように変わるのかを追跡できるようになった。
今回の分析で、天文学者たちは太陽系を中心に周辺3000光年以内に分布する比較的近い星団の分布図を把握した。この範囲に入る星団の数は272個である。そして約3億年前からそれぞれの星団がどの位置で誕生し、現在の場所まで移動してきたのか、その過程を追跡した。その結果は驚くべきものだった。272個の星団のうち、57%に達する155個の星団が生まれた位置が、わずか3箇所に収束したのだ！わずか3つの巨大分子雲の中で誕生した隣人星団たちが、3億年の間に少しずつ軌道が乱れ、四方八方に散らばることで、現在は太陽系を中心に3000光年の距離に点在して分布しているものと見られる。
星団の故郷3箇所を基準に、天文学者たちはコリンダー135グループ、ペルセウス座アルファグループ、メシエ6グループに星団を分類した。南の空のとも座方向で見られるコリンダー135星団付近のガス雲の中で練り上げられた家族星団には、NGC 2547、IC 2395などがある。ペルセウス座アルファ星付近のガス雲の中で一緒に誕生した家族星団には、IC 4665、IC 2602などがある。メシエ6星団と同じ故郷で誕生した家族星団には、NGC 3228、IC 2391、トランプラー10、NGC 2451Aなどがある。こうして生まれた星団たちは、現在の地球の夜空から見た場合、おうし座付近とさそり座-ケンタウルス座方向に沿って分布する星団を構成しているものと見られる。
今から約6億年前、まずペルセウス座アルファグループとメシエ6グループで星団が作られ始めた。少し時間が過ぎた後、今から4億500万年前にはコリンダー135グループの星団たちも一つ二つと誕生し始めた。最初存在したそれぞれの原始ガス雲領域は、それほど巨大ではなかった。コリンダー135グループ領域の幅は約160光年、ペルセウス座アルファグループ領域は約290光年、メシエ6グループの領域は250光年ほどの幅にわたって分布していた。各誕生地を中心に200光年も満たない狭い領域で寄り添って暮らしていた星団たちは、徐々に私たちの銀河系を中心に回るそれぞれの軌道に沿って動きながら、その分布が散らばった。そして現在、3000光年幅の広い範囲にわたって星団が散らばることになった。
星団たちは私たちの銀河系の円盤に沿って大きく軌道を描きながら、少しずつその間隔が広がった。歳月が流れる間、それぞれの星団では合計200個近い超新星爆発が起きたと推定される。超新星爆発が四方に残した衝撃波の痕跡は、私たちの太陽系周辺の宇宙空間を包んでいた星間物質を外側へと吹き飛ばした。そして私たちの太陽系を中心に、周辺の星間物質の密度が比較的低く観測される一種の巨大な泡領域を作った。これが現在、電波観測を通じて観測される、私たちの太陽系を中心とした丸いピーナッツ状の空洞、ローカルバブルであると推定される。
ローカルバブルの付近では、もう一つの巨大な構造を発見できる。衝撃波に吹き飛ばされたかのように、星間物質の密度が高く形成された丸い壁のような構造が存在するのだが、これを巨大壁GSH 238+00+09と呼ぶ。今回の分析によると、私たちの太陽系周辺のローカルバブルを作った200個近い超新星爆発が、この巨大壁も同時に作ったものと見られる。
今回の分析で追跡した各星団の位置変化の過程は、3Dモデルとして非常に詳細に具現化された。
https://cswigg.github.io/cam_website/swiggum_2024_interactive/fig2_interactive.html
https://cswigg.github.io/cam_website/swiggum_2024_interactive/fig1_interactive.html
上記のリンクを通じて、視点を様々な方向に変えながら、過去から現在に至るまで、私たちの太陽系周辺の星団の分布がどのように変わってきたのかを比較してみることができる。たった3箇所しかない限定された誕生地で生まれた星々が、今はまるで互いに関係ない存在であるかのように遠く離れて四方に散らばった過程を直接確認してみれば、私たちの銀河系がどれほどダイナミックな世界であるかを改めて感じることができるだろう。
太陽系周辺の星団のダイナミックな歴史を追跡していると、ひときわ興味深く感じられる事実がある。私たちの太陽は、周辺に他の星の群れもなく、独り孤独に宇宙空間にぽつんと離れているという事実だ。これは非常に奇妙なことだ。私たちの太陽も遠い昔、他の星々と一緒に巨大なガス雲が収縮する過程で一気に生まれた数多くの星のうちの一つである確率が高い。そうであれば当然、太陽の周辺にも似た場所で似た時期に一緒に誕生した隣人の星たちが非常に多く存在しているはずだ。つまり、私たちの太陽も何らかの星団に所属しているのが自然である。ところが、私たちの太陽はどの星団にも所属していない、一人で宇宙を漂う「唯我独尊」の星なのだ。
太陽と一緒に同じ故郷で誕生したかもしれない、太陽の失われた兄弟星を探す努力は、今も着々と続いている。星の出身成分を区別する最も確実な方法は、星の大気を構成する化学成分の組成を比較することだ。私たちの太陽の化学組成と非常によく似た組成を持つ星が周辺で発見されれば、遠い昔同じガス雲の中で似た材料を固めて誕生した兄弟星である確率が高いと推定できる。
これまで太陽の失われた兄弟であると推定される星が数十個発見された。その中にはヘルクレス座の方向に約110光年離れた星HD 162826がある。この星は私たちの太陽より質量が約15%重い、太陽の重い兄弟のような星だ。さらに最近では、くじゃく座の方向に約185光年離れた星HD 186302も、太陽のもう一つの失われた兄弟星であると推定されるという観測が発表された。しかし、この星の軌道は現在太陽が私たちの銀河系を中心に回っている軌道から大きく外れているため、力学的な歴史から見ると太陽の兄弟ではない可能性が高いという反論もある。一時はメシエ67星団が遠い昔、私たちの太陽が誕生した故郷である可能性が高いという分析が出たが、最近精密な観測が続くにつれ、その可能性は大きく減った。
太陽が今のように一人で宇宙を漂う放浪者として家出する前、一体どこで生まれたのかは残念ながら正確には明らかになっていない。今も天文学者たちは太陽の本当の故郷を追跡している。一体私たちの太陽はどうしてこのような一人ぼっちの身の上になったのだろうか？そして、なぜこの質問が重要なのか？
太陽の正確な故郷星団を追跡することは、単に太陽の出生の秘密を超えて、私たちの地球、生命体の起源に予期せぬ答えを提示してくれるかもしれない。もしかすると、私たちの太陽のように星団に属さない星であってこそ、その周辺に生命体が住める惑星を安定してより長い時間連れていられるのではないだろうか？つまり、太陽の孤独な現実が、むしろ太陽のそばに地球という美しい生命の宝庫が存在し得た、予期せぬ幸運だったのではないだろうか？さらに進んで、遠い昔、太陽が生まれた故郷星団の至る所で生命物質が作られ、私たちの地球へとその生命物質が伝達されることで今の地球があるのかもしれない。つまり、太陽が生まれた故郷星団を見つければ、そこで私たちは地球外生命体の痕跡をより簡単に発見できるかもしれない。
今日、私たちの銀河系を埋め尽くす数多くの星団が生まれた故郷がわずか2、3箇所に収束するならば、私たちの太陽もその中の一箇所で一緒に生まれた星ではないだろうか？私たちの銀河系の誕生過程を遡ることができるようになった今、いつか私たちの太陽、そして生命の誕生の瞬間まで追跡できる、太陽の出生の秘密まで全てが明らかになるその日を期待してみる。
参考
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07496-9
筆者チ・ウンベは？猫と宇宙を愛している。幼い頃、『銀河鉄道999』を見て宇宙の美しさを伝えるという夢を持つようになった。現在、延世大学銀河進化研究センターおよび近宇宙論研究室で銀河の相互作用を通じた進化を研究し、講演や執筆など多様な科学コミュニケーション活動を行っている。『サム乗る天体観測所』、『一日中宇宙を考える』、『星、光の科学』などの本を執筆した。