2011年4月28日木曜日

5_93 第一世代:最初の星4

 最初の星は、どのような星だったのでしょうか。今回の観察でみえたのは銀河ですから、その銀河の中の星を識別することはできません。でも、どんな星であったのかは、ある程度推定できます。第一世代の星を探っていきましょう。

 天体には、第一世代という区分があります。第一世代の天体とは、宇宙が創成されて最初にできるものです。最初の天体は、必然的に、宇宙のはじまりにあった材料のみから形成されることになります。
 では、宇宙の始まりにあった材料とは、どんなものでしょうか。それは、水素(H)とヘリウム(He)だけです。2つの元素のみから天体ができます。これが第一世代の一番の特徴になります。
 世代を問わず天体(恒星)は、水素とヘリウムを主成分としています。太陽も主成分の元素は、水素とヘリウムです。でも太陽は、第一世代の天体ではありません。なぜなら、副成分ではありますが、他の元素を含んでいるからです。
 一番軽い(質量数の小さい)のが原子番号1の水素(質量数は1)で、次が原子番号2のヘリウム(質量数4)です。それ以外の元素は、水素やヘリウムより重く(質量数が大きい)なります。太陽では、主成分元素ではありませんが、そのような重い元素が各種見つかっています。ですから、太陽は第一世代の天体ではないことがわかります。
 水素が大量にあり、条件が整えば、核融合を起こします。その条件とは、水素原子どうしを、無理やり近づけてくっつけることです。水素原子を超高速でぶつければ近づけることができます。原子を超高速でぶつけるには、圧力を上げたり温度を上げたりすればいいのです。このような状態は天体の中で達成されます。天体がある一定以上のサイズを超えれば、天体内部はこの状態になります。そして、核融合が起こります。
 水素の原子核が4つ核融合すれば、1個のヘリウムの原子核になります。水素原子4個分の質量の合計は、ヘリウムの原子1個分より少し大きくなります。その質量の差が、核融合によるエネルギーに変わります。
  E=mc^2(2乗という意味)
ここで、Eがエネルギーで、mが質量、cが光速度です。アインシュタインが発見した有名な式が、質量がエネルギーに変わるときの関係を示しています。質量がエネルギーに変わるとき、光速の2乗という係数がかかるほどの大きさになることを意味します。質量とは、エネルギーの固まったものといえます。これが核融合の威力です。
 天体が輝く原理が、水素からヘリウムへの核融合です。太陽も同じ原理で輝いています。一番星は、第一世代の天体です。第一世代以降は第2世代、第3世代・・・へと続くのですが、じっさいにはその天体が何世代目かは正確にはわかりません。天体の素材に重い元素がどれくらい混じるかは、形成場の環境によって多様になります。ですから、現在の太陽が第一世代でないことは判定できますが、何世代目かは推定できないことになります。
 谷口さんたちは、宇宙の初期(131億年前)にできた銀河を見つけました。宇宙ができて6億年ほどしかたっていませんので、その銀河は第一世代の天体からだけでできていたはずです。その中のどれかが、「宇宙の一番星」だったかもしれません。

・キャッチ・
谷口さんたちのニュースをみたとき、
「宇宙の一番星」というキャッチが目を引きました。
まさに、このコピーにキャッチされました。
それが今回のシリーズを始めるきっかけになりました。
なかなかいいキャッチ・コピーですが、
研究の成果としては、一番星を見つけたわけではありません。
論理的には、その中に一番星があるかもしれません。
でも、その一番星の候補は銀河を構成する天体の数で、
数千億個にもなり、天体を特定しているわけではありません。
さらに、その銀河一個だけ最初にできるものではないはずです。
多数の銀河が同時にできたはずです。
ですから、最初の銀河の一つを発見したと解釈すべきです。
このキャッチ・コピーにこだわると、
せっかくの研究成果が薄まる気がします。
キャッチは上手くいけば効果的ですが、
上手くいないときはマイナスになることもあります。
気をつけなければなりませんね。

・ゴールデンウィーク・
いよいよゴールデンウィークです。
ゴールデンウィークなれば、
北海道も遅ればせばがら、桜の季節になります。
どこかに桜を見に行きたいですが、
でかける予定がたちません。
長男のクラブの試合があるので、宿泊はできません。
出かけるとしても日帰りとなりそうです。
まあ、仕方がありません。
家族を中心に生きてるのでしょうが、
家族のそれぞれに世界があります。
その世界は尊重しなければなりませんから。