1_213 月の形成 2：ジャイアント・インパクト

　月の形成でジャイアント・インパクト説が、現在では有力となってきたことを、前回、紹介しました。月の起源は二転三転しながら、ジャイアント・インパクト説に再度なってきました。

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　かつては、月の起源説には、衝突説があました。それも月形成のアイディアとして、昔の人はその可能性を思いついていました。しかし、太陽系のできかたが、少し明らかになるに従って、大きな天体同士の衝突は、稀な現象だと考えられました。そして、顧みられなくなりました。
　ところが、太陽系形成の現代的なシミュレーションにより、復活しました。初期には多数の微惑星ができ、衝突合体が起こり原始惑星へと成長していきます。ひとつの公転軌道には、いくつかの大きな原始惑星へと成長していきます。そして最終段階には、大きな原始惑星同士の衝突、ジャイアント・インパクトが起こりそうなことが、シミュレーションから明らかになってきました。衝突説は、一旦は消えそうになったのですが、再度復活してきました。
　ジャイアント・インパクト説は有力ですが、課題もまだ残されており、説の詳細は、今でもいろいろと議論されています。議論の中でも、一番の注目は、月ができていく過程でしょうか。その様子はシミュレーションでしか再現できません。
　ケゲレイス（J. A. Kegerreis）らの共同研究で、2022年10月のThe Astrophysical Journal Letters誌で、
　Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite
　（月の衝突後の衛星としての短時間の起源）
という論文が報告されました。
　この論文では、高解像でシミュレーションがなされました。衝突で飛び散る粒子の数が、シミュレーションの精度となります。この論文では、1万個から1億個までの範囲でシミュレーションが実施されました。
　これまでは、10万個～100万個の粒子でおこなわれていたシミュレーションで、月ができたり、できなかったりしていました。ところが、粒子の数を1億個まで増やすと、簡単に月ができることがわかってきました。その期間は、わずか数時間ほどでできました。
　非常に短い時間で月の誕生することがわかってきました。このような短い時間は、衝突時に放出される熱エネルギーが、月に取り込まれることになります。これが、月でマグマオーシャンをつくるための用いられることになります。
　このシミュレーションでは、同時に2つの天体ができました。それについて次回にしましょう。

・送別会・
大学は、年度末を迎えています。
在校生のガイダンスや健康診断、
新入生を迎えるための準備も進んでいます。
そんな中、教職員の送別会が学部や大学で
いくつかおこなわれました。
やっと例年通り飲食ができる状態となりました。
私にとっては、久々の公的な宴席が続きます。
退職される知り合いも
数名おられるので、寂しさもあります。
ただし、職員では再雇用や教員では非常勤として
次年度からも勤務される方もおられます。

・思いつきの連鎖・
現在、本を執筆しています。
ライフワークのまとめとなります。
これまで進めてきた
さまざまな方向の研究成果が
不思議と合体してきました。
最初に別のテーマがつながると
思いついたときから、
思いつき連鎖していき、連環していました。
今は、その思いつきを
整合的につなげていく作業を進めています。

1_212 月の形成 1：起源の仮説

　月に関するいくつかの新しい知見が報告されました。まとめてシリーズにして、紹介していきます。月の起源に関していくつかの説がありました。これまでどのような説があり、それぞれでどこが課題なのかを紹介していきましょう。

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　かつて、月の起源には、いくつもの説がありました。起源説としては、分離説（分裂説、親子説）、捕獲説（他人説）、集積説（兄弟説、双子）などに分類され、古くから議論されてきました。現在では、ジャイアント・インパクト説（巨大衝突説 giant impact）が有力となっています。それぞれ、どのような説かをみていきましょう。
　分離説とは、古くからある説で、地球から月が分離してできたというものです。かつては地球の自転が速かったため、地球のマントル物質が飛び出して月が形成されたとする説です。地球がマントルが分裂するほど高速回転していたとすると、現在の地球と月の運動（角運動量）と合わなくなります。
　捕獲説は、太陽系初期に多数形成された微惑星の一つが、地球に捕らえられたというものです。月が地球に捕獲される時、月の運動エネルギーを減らさなければなりません。その方法は現実的ではないものになります。
　集積説は、地球と月は近くで一緒に形成され、連星の状態になったとするものです。ところが、似たような材料物質からできたはずなのに、天体全体の平均密度や平均化学組成に違いがあり、月では揮発成分が少なくなっています。月でも金属鉄の核を持つはずなの、核がないかあっても小さいと推定されています。ただし、同位体組成が似ています。
　これらの3つの説は、いずれも課題の多いモデルとなります。地球と月の岩石の同位体組成が類似しているのに、いくつかの化学組成の違いや運動（角運動量の類似）が問題となっていました。
　ジャイアント・インパクト説より前には、衝突説があり、地球に天体が衝突して、月が飛び出してできたというものです。衝突は、偶然で稀な出来事だと考えられ、もっと困難な説だと考えられてきました。しかし、太陽系初期のシミュレーションにより、多数の微惑星が形成され、衝突合体しながら成長していくことが明らかになってきました。天体同士の衝突は頻繁に起こり、衝突の終わりころには、大きな原始惑星同士が衝突するすることになったと考えれました。それがジャイアント・インパクト説で、現在では、もっとも有力な説となってきました。
　では、ジャイアント・インパクト説で、月はどのようなプロセスでてきていくのでしょうか。いろいろなシミュレーションがなされてきていますが、非常に短期間でできたという報告がありました。その内容は次回にしましょう。

・祝賀会・
先週、学位記授与式がありました。
コロナ禍も終わり、通常通りに開催されました。
その後の祝賀会も、例年通りに実施されました。
全学での開催なので、
落ち着いて話せないのですが
賑やかな会になります。
例年、祝賀会に出席しているのですが、
今年から出席を控えることにしました。
祝賀会のあとも、
学科やゼミの学生たちと
宴会をしていました。
今年度から、ゼミを持たなくなったので、
学生とゆっくりと宴席を囲む場がなくなりました。
さみしいですが、しかたがありません。

・静かな幕引き・
退職まで、あと1年となりました。
失礼にならない程度に、
静かに幕引きをしたいと考えています。
本来なら、退職1年前は校務分掌も
最低限となるはずです。
諸般の事情で、役職に就くようになりました。
しかたがない事情なので引き受けましたが、
それを最後の奉公と思って、
つつがなく務められればと思っています。
サバティカル以降、少しずつですが、
定活（定年活動）を進めています。

6_209 AIで最初の星 4：銀河考古学

　最初の星に由来する元素を、AIで解析した報告がありました。太陽系近傍の若い星には、複数の星に由来する元素が用いられていました。これは、銀河、宇宙の形成の時空間へ、情報を与えることになりそうです。

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　観測で調べた若い星の元素組成を、AIで解析した報告がなされました。すると、ひとつの最初の星に由来する元素からだけではなく、複数の星に由来することがわかってきました。この結果は、どのような意味があるのでしょうか。
　星は、形成場の周辺に存在している元素が素材になります。今回の報告では、若い星の形成場には、いくつもの最初の星に由来する元素がありました。形成場は、複数の星の超新星爆発が起こり、元素が混在していたことを示していました。これは、最初の星は、同時期に形成され、同時期に超新星爆発を起こしたことを意味しています。
　複数の最初の星の元素が集まっているということは、近くに最初の星がいくつも形成されていた状態、つまり星団となっていたと考えられます。これは、宇宙創成期に、星の形成場では、星の分布が不均質だった可能性を示していそうです。
　最初の星の様子を、形成時期だけでなく位置関係も推定させることになってきました。これらの内容は、最初の星の誕生のシナリオでも考えられていましたが、今回の報告で、その証拠が示され、定量化もできたことになります。
　さらに、超新星の元素合成であらゆる可能性での元素組成をシミュレーションして、AIに学習させました。その学習結果を、現実の観測値このような過去の星「最初の星」の様子を推定に利用するというアイディアは素晴らしいものでした。そして、太陽系近傍の星に適用してえられた結果は、今後、全宇宙の適用していく時の重要な作業仮説にできます。
　このような研究手法は、過去の銀河や恒星の探査は「銀河考古学」と呼ばれています。銀河考古科学には、星の元素の特徴を用いて調べるほかにも、星の分布、星の運動などを用いても研究が進められています。近年、観測衛星の高精度のデータから、星の固有運動を正確に決定できるようになってきました。星の運動を用いる研究も、進められています。
　太陽系の近くの恒星から、古い銀河、宇宙開闢の様子を探ろうとするアイディアは面白いですね。

・マスク・
集中講義が終わり、3月のバタバタも
これで一段落となります。
今週末には、学位記授与式がおこなわれます。
コロナ禍以来、やっと通常の学位記授与式となります。
まだ教職員にも学生にも
マスクをしている人が、まだ何割かいます。
そのため、素顔を覚えることなく
卒業していく学生もいます。
街で素顔の卒業生とすれ違っても
見分けがつかないかもしれません。

・定活・
今年から、かつての状態に戻り
全学の卒業を祝う会がおこなわれます。
今年からゼミを持たなくなったので、
身近な学生との懇親会がなくなりました。
コロナ禍が終わって、やっと学生との
宴会ができる状態になったのですが
学生との飲み会ができないのが残念です。
まあ、定活（定年退職に向けての準備）と思って
少しずつ、変化に慣れていきましょう。

6_208 AIで最初の星 3：スペクトル分析

　恒星の元素組成は、光のスペクトル分析で調べることができます。最初の星の超新星爆発で形成される元素組成は、理論から推定することができます。両者を、AIを用いて解析することで、新しいことがわかってきました。

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　恒星の元素組成は、どうして知ることができるのでしょうか。恒星の光の観測から推定できます。私たちの太陽も同じ方法で調べることができます。
　太陽を例にしましょう。太陽からでている光を、プリズムを通すと波長ごとに分けることができます。その様子を詳しくみていくと、明るい線や暗い線がたくさん見つかりました。
　明るい線（輝線）は、太陽の内側で輝いているところに多くある元素が出している光で、その波長の特徴を示しています。一方、暗い線（暗線）は、太陽が出している光が、外側の大気中にある元素に、吸収された光の波長の特徴を示しています。光の波長ごとの特徴から、恒星（太陽）の元素組成を知ることができます。
　このような方法をスペクトル分析といいます。遠くの星のスペクトル分析ができれば、その元素組成も調べることができます。これは恒星の観測データから、その星の元素組成が決めることを意味しています。
　一方、最初の星の内部の核融合のプロセスが理論的に計算できます。同様に、超新星爆発で合成される元素組成の計算もできます。こちらは理論的に最初の星の元素組成を想定することができます。ただし、最初の星のサイズが異なれば、元素組成も異なってきます。
　二代目の星は、最初の星とその超新星爆発で形成された元素組成と、周辺のビックバンでできた元素からできるはずです。何代目がわからないとして、重い元素の少なければ、若い星とみなせます。若い星の元素組成を観測して調べていきます。
　この論文の工夫された点は、最初の星の超新星爆発で形成される元素組成を、いくつものパターンを理論的に計算して、AIを用いて観測した星が、どのような組成の超新星爆発からできかを区分していったことです。
　AIの解析により、ひとつの超新星爆発の元素でできた星と、複数の超新星爆発でできた星が、区別できようにました。太陽系の近くにある462個の重い元素を含まない星を調べた結果、31.8％がひとつの星から来た元素であることがわかりました。このような星をモノエンリッチ（mono-enriched　ひとつに富む）と呼んでいます。それ以外の68％ほどが、複数の超新星爆発による元素からできていることがわかってきました。このような星をマルチプリシティ（multiplicity　多元素性）と呼んでいます。
　これは、どのような意味をもっているのでしょうか。次回としましょう。

・事前指導・
現在、集中講義の最中です。
教育実習のための事前指導のための
授業となります。
ゴールデンウィーク開けから
教育実習がはじまります。
その前の準備となります。
先生として実際の授業を進めてきます。
はじめてのことなので、
なかなかうまくいかないでしょうが
実際の体験すること、
失敗することも重要です。
学ぶことが多いと思います。

・著書の執筆中・
著書の執筆を進めてみます。
当初予定より、1月ほど遅れてスタートしました。
それは、この著書に関係する
論文の草稿を執筆していたためです。
その論文や著書を書きながら
構想を深めてきました。
おかげで、これまで大学で研究してきた
いくつかのテーマがすべてつかって
総括できるような内容に発展してきました。
あとは、その内容をどこまで深めていけるかですが、
これが、なかなか難しく、頭を使う必要があります。
3月中になんとかまとめたいと考えています。