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惑星テラ見聞録は、答えを探す切っ掛けを提案します。
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このページは、今日の宇宙画像
2007年3月22日号 です。
2007年3月22日号 です。
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問いに遭遇し、答えを得て、理解へ歩む
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2002年6月15日開設
2005年8月15日改訂
2005年8月15日改訂
| 項目 | 宇宙論他 |
| 主題 | 宇宙論 |
| 出典 | スピッツァー宇宙望遠鏡 |
| Light from the First Stars | |
| Credit: NASA/JPL-Caltech/A. Kashlinsky (GSFC) et al. Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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| Explanation | |
What were the first stars like? No one is yet sure. Our Sun is not a first-generation star. It is not even second generation. The first stars to appear in the universe likely came and went about 13 billion years ago. However, deep observations by the Spitzer Space Telescope in infrared light have detected a diffuse glow, possibly from first generation stars hundreds of times more massive than our Sun. The above image shows infrared background light with bright patches that might have originated from clusters of these first objects. Gray areas depict places where nearby foreground stars from our Milky Way Galaxy were digitally removed. |
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今日の宇宙画像は、本当に初期の宇宙の最初の星々からの光の検知についてです。 私たちにとって100億年を越す時間は、気が遠くなるというか想像すらできない期間になります。 それでも、宇宙最初の星々の光が、今なお、この空間を漂っています。 それに引き換え、宇宙でもその存在すら知られていないであろう惑星地球では、知的有機物生命が、宗教商売に洗脳されコップの中どころか砂の一粒にも満たない隙まで争っています。 冷静に考えれば悟れるのですが、思い込みという邪念が境地を閉ざしています。 全ての真理は一つです。 この世に、この宇宙に、永遠と続くものはなく生じたもの全てが消滅するということです。 この一理を本当に理解できるならば、欲望に邁進する愚かさを覚悟できるでしょう。 全ての辛苦は、生じたならば滅するという真理を拒絶しようとする儚い抵抗に起因しているとなるでしょう。 彼岸に今一度振り返ってみませんか？ 2007年3月22日 t.sasaki |
| 最初の星々からの光 |
| 画像の説明 |
最初の星々は、どんなだったのでしょうか？ 誰にも、まだわかりません。 私たちの太陽は、第一世代の星ではありません。 それは、第二世代でさえありません。 最初の星々は、およそ130億年前、今のような宇宙らしい宇宙として現れるために移り変わりました。 しかし、赤外線の光でのスピッツァー宇宙望遠鏡での遠い観察は、私たちの太陽よりもおそらく数百倍も重い(大規模な)最初の生成星から拡散した光を検知しました。 この画像は、これらの最初の天体の集団から始まったかもしれない明るい一区画を伴った赤外線背景光を示します。 灰色の部分は、私たちの天の川銀河の近くの前景星々をデジタル的に取り除いた場所を表します。 |
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現在の宇宙の大きさは、実質的に質量でビッグ・バンから作られる通常物質の４分の３が水素になった一方で、残りが全てヘリウムになったことを示唆しています。 数字でおよそ9％がヘリウムで、全ての原子のおよそ10分の9は、まだ水素であるかもしれません。 この最初の冷却の後、初期の宇宙は、暗くなりました。 マイクロ波に対して赤方偏移したビッグバン段階の光子は、初期の宇宙が非常に平穏だったことを示唆します。 しかし、わずかなエネルギー変動は、重力が暗黒と通常の物質の集結を引き起こすのを可能にしました。 |
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| Source : STScI, NASA Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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| 全てではないにしてもコンピュータ・シミュレーションは、その多くを提起します。 最初の宇宙の星々である個体群 III の世代は、とても明るくてとても熱い星々でした。 そして、より多くが今日の輝く青い変光する星々よりも強力でした。 例えばエータカリナとピストル星、それは、200もの太陽の集団で生まれました。 ビッグバンの後の宇宙について考えてみましょう。 従来の宇宙論の理論によれば、全ての空間、時間とエネルギーは、ビッグバンから始まりました。 そして、現在では、およそ137億年前に起こったと推定されています。 しかし、標準の理論的なモデルに対する新しいゆがみで、多くの天体物理学者は、現在、宇宙が小さい点からこの信じられないような大爆発で、突然、膨らんだかもしれないと考えています。 そして、73％の暗いエネルギーと23％の暗黒物質、4％の電子の形での普通の物質と超熱いわずかの量を形成したとも考えています。 ビッグバンの後、１秒の範囲内でプラスマは、水素の最も一般の原子核の陽子と中性子を結合して形成すると共にクオークとして十分に冷やしたかもしれません。 およそ3分後に、中性子の少ない分は、ヘリウムとリチウムの少量を形成するために急速な反応を受けた陽子（水素の重水素形状の原子核を生む重陽子）と結びつくことによって崩壊を逃れました。 その他にもビッグバンによる元素合成に関するより多くの議論があります。 その後、数十万年の間、宇宙は10億度ほどのとても熱いままで、通常の物質は、明らかに満ちたイオンと結合しない負荷電子のプラスマとして電離したままでした。 そして、冷える電子を保って、中間の水素とヘリウム・ガスを引き起こす原子核ができました。 |
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| Source : WMAP, GSFC, NASA Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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ビッグバンの後の380,000年の周辺からの宇宙マイクロ波背景放射が初期の宇宙が著しく平穏だったことを示唆しています。 けれども、おそらく、量子力学で予測される初期の宇宙膨張での小さい変化と関連がある非常に小規模な密度変動は、宇宙における物質の原始の分布状態で、不規則な結集につながったかもしれませんでした。 それについて、およそ10分の9は暗黒物質から成るかもしれません。 理論的には、重力の引きつける力は、これらの暗黒物質密度変化が時間とともにフィラメントと広がりの網状組織に凝縮する原因にならなければなりません。 しかし、普通の物質と違って理論家にもよって仮定される暗黒物質は、星々で褐色矮星と星の面影である白色矮星、中性子星、ブラックホールのような濃い物に崩壊することができないか、大部分は崩壊しませんでした。 |
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| Source : WMAP, GSFC, NASA Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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1つのコンピュータ・シミュレーションによれば、若干の暗黒物質濃縮が、フィラメントの網状組織とビッグバンの後、1億年（z=24）ごろに重力の引きつける力で水素とヘリウム・ガスを引きつけた余地で凝縮し始めました。 暗黒物質が現在、外の銀河の光輪と銀河系間の空間における普通の物質から比較的分離されると思われるけれども、二つは初めに混ざっていたかもしれません。 暗黒物質が、より密集した繊維状の網状組織に凝縮したので、水素とヘリウム・ガスでできている普通の物質は、暗黒物質のこれらの相対的な濃度によって重力で引きつけられました。 そして、気体のライマン-アルファ「森」雲を引き起こしました。 暗黒物質フィラメントのおよそ30から100光年と測定できるかも知れない中核で、10万から100万の太陽の質量として雲が高密度塊りの核による引力の下で崩れました。 これらの気体は、現在でもまだ、大部分が暗黒物質から成っています。 |
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| Source : Tom Abel, Greg Bryan, and Mike Norman Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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| 水素とおよそ100万の太陽の質量の大きい暗黒物質塊りに引きつけられたヘリウム・ガスは、中心部に落ちたかもしれなくて、それによってさらに発生する暗黒物質とは異なり、ビッグバンの後の1億5500万年と同じくらい間もなく星々に崩壊したかもしれません。 気体雲が縮むにつれて、圧縮は絶対温度で1,000Kより上の温度で気体を加熱しました。 若干の水素原子は、分子の水素をつくるために高密度、熱い気体の中で、ペアを組みました。 そして、原子の水素との衝突の後、赤外線を発することによって気体雲の最も高密度部分を冷やすのを促進しました。 結局、そのような雲の最も密集した範囲の中の温度は、およそ200から300Kに低下します。 そして、気体圧を下げて、雲を重力で結び付いた塊りに収縮し続けさせます。 |
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| Source : Tom Abel, Greg Bryan, and Mike Norman Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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| およそ100万の太陽の質量の原始銀河の塊りの中で、比較的より冷めた核から200の太陽の群になって原始の星ができました。 しかし、最初の星を形成した塊りは、現在でも太陽の近くで星々をつくる分子のガス雲より30倍も暖かかったです。 とても能率的にそのような雲を冷やす取り組みになる重い成分が、塵粒子と分子で不足したので、到達した最高温度は500から800Kであったかもしれません。 それゆえに、ガスの比較的暖かい、原始のかたまりがその重力の下で崩れる必要があった最小限の「ジーンズ質量」は、現在、ほぼ1000倍あるだろうと仮定されています。 |
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| Source : Tom Abel, Greg Bryan, and Mike Norman Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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およそ1億5000万年後に、主に暗黒物質を持ったおよそ100万の太陽の質量の原始銀河の塊りは、普通の物質の崩壊している中心を囲みました。 それらは、大部分が水素とヘリウム・ガスから成りました。 分子の水素による冷却は、崩れる網状組織を平らにした暗黒物質フィラメントのより大きい中核で、普通の物質ができました。 そして、塊りを小型模型のような渦状銀河に似た形を作ってディスクを回転させました。 このように、普通の物質は周囲の暗黒物質と分離しました。 そして、放射を発することなくまたエネルギーを失わず、現在の銀河の光輪のように平らなディスクの外で散らばる状態ではありませんでした。 しかし普通の物質のディスク内で最も高密度な気体塊りは縮小し続けました。 そして、結局、いくつかは最初の星々をつくるために決定的な崩壊を経ました。 |
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| Source : Tom Abel, Greg Bryan, and Mike Norman Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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天文学者のいくつかのチームによるいろいろなシミュレーションの結果は、これらのほとんど「金属のない」塊りがさらに小さい塊りへと分裂することに耐えることができたことを示唆します。 それゆえに、しばしば、個体群 III 星と呼ばれる熱くて明るい最初の星々は、100から1,000の太陽の集団で非常に大きかったかもしれませんでした。 少なくとも1つのシミュレーションは、星を形成する雲と激しい放射の繰り返される分裂に対する抵抗のために、一旦、星がつくられるならば、1つの大きい星だけが各々の原始銀河の塊りにできたかもしれないことを示唆します。 |
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| Source : Tom Abel, Greg Bryan et al. Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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| ３Ｄ立体画像の付録です。交差法で立体的に見るには、左右の画像の中間(画像下の真ん中の黒点の上)に両目の焦点を合わせます。いわゆる、寄り目にします。平行法で立体的に見るには、左右のそれぞれの画像の下にある黒点の上の真ん中あたりに視線を持っていきます。このときには、両方の画像が、ぼんやりと見えるように画面をつき抜いてその先に焦点を当てるつもりで見ます。ほとんどを交差法にしています。平行法で見たい方は、画像をコピーして左右の画像を入れ替えてください。２００２年４月３０日ページに立体視の方法について掲載しています。 | |||||||
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中間の水素気体のライマン-アルファ雲は、初期の銀河の中心核でクェーサーを生み出す時まで進化し続けました。 最初の星々のほとんどまたは全てが、300万年から400万年までの範囲内で超新星として爆発しました。 そして、他の崩壊している原始の銀河の塊りを汚染していた銀河系間の空間の広範囲に生成したさらに重い成分を分散させたかもしれません。 いくつかは、より多くの大規模なホールとして最初のクェーサーと小さい原始銀河を作るために凝集したブラックホールを生み出したかもしれませんでした。 そして、時間とともに今日のさらに大きな銀河に合体しました。 2003年に天文学者は、最初の星々、おそらく白色矮星を含むタイプ Ia の超新星からの鉄が、ビッグバンの後、10億年の範囲内で「大規模で化学的に豊かな銀河が作られた」ことを示したと発表しました。 そして、最初の星々は、超大規模なブラックホールの誕生に先行したかもしれませんでした。 |
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| Source : David Weinberg et al. Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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| 重力の引きつける力は、初期の宇宙で暗黒物質の相対的な濃度の周囲で中間の水素気体の雲を引き起こしました。 そして、フィラメントと広がりの網状組織に合体していました。 いろいろなコンピュータ・シミュレーションは、最初の星々がビッグバンの後、1億及び2億5000万年の間に現れたことを示唆します。 そのとき、宇宙は、現在の大きさの少なくとも30分の1に拡大していました。 2003年に天文学者は、宇宙マイクロ波背景放射のＮＡＳＡの最近のWMAP衛星画像の分析が、この原始の光が星々の最初の生成によってイオン化したことを示すと発表しました。 そして、それはビッグバンの後、2億年以内だけで移り変わったかもしれません。 大きい星々のこの最初の世代に火をつけたとき、いわゆる「宇宙暗黒時代」は終わりました。 その時でさえ、これらの星々は、僅かな吸収する中間の水素の「霧」によって囲まれました。 |
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| Source : David Weinberg et al. Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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最初の星々は、しかし、「再イオン化」した太陽の100万倍とおそらく同じくらいで激しい紫外線放射を発し始めました。 陽子核から離れて電子にエネルギーを与えることによって中間の水素原子でした。 徐々に、最初の星々は、より明るい空間のより広い泡をつくりました。 これらの星々の生涯が短いものであったので、おそらく、その水素雲が数百万年で消えることで別の星々を生成しました。 紫外線の古いクェーサーからの強い吸収が、ビッグ・バンの8億6千万から9億年の後、中間の水素の最後のパッチがその時イオン化していたことを示唆します。 |
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多くの個体群 III の星々は、多分、ピストル星より大きかったでしょう。 そして、300万年前に誕生した最初の200の太陽の集団が、すでに放出した半分を持っていたかもしれません。 しかし、太陽集団が140から260の範囲で生まれた初期の星々は、全く違って短い生涯を終えたかもしれません。 理論的には、「中間の」大きいそのような星の超新星内破は、あらかじめ総合した全ての重い成分を放出することによって、超新星残骸を銀河系間の媒体の金属濃縮に貢献しない巨大な熱核爆発を引き起こします。 その後、これらの金属の存在は、気体の冷却の特性を変化させる原因となり、生まれた個体群 II と I の星々の以降の世代で大きさが縮小しました。 例えば、HE 0107-5240とソールのそれぞれが、恒星間の気体の金属集合で太陽の相対量の1/1000として少しだけ届いたときです。 |
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| Source : Andrea Moneti, MSX Spirit-III Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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| 最初の星々は、原始銀河の創造に至りました。少なくともおよそ134億年前までにあったかもしれません。 これは、宇宙が現在およそ140億年を経ているとするならばです。 最初の星々が、非常に大きいならば、天文学者はあっという間の生涯であった局地的な宇宙で「ゼロ金属性質」の星々を少しも決して見つけられないかもしれません。 若干のコンピュータ・シミュレーションは、これらの非常に大きい星々が260以上の太陽の集団または140未満の太陽の集団だった一方、そのような星々によって発生する超新星になければならないことを示します。 そして、重要な大規模な放出とこれらの星々以外で誕生したブラックホールは、周囲の媒体を金属で豊富にすることに貢献しませんでした。 しかし、これらの初期の原始銀河の中心核に気体の存在量があれば、そのような大きい星々のブラックホール残りは、XTE J1550-564のようなミクロのクェーサーを作ったかもしれませんでした。 |
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| Source : STScI, NASA et al. Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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| 最初の星々は素晴らしい輝度で１億から２億５千万年の間の「暗黒時代」を照らしました。 そして、重い成分の迅速な創造と明るいクェーサーと原始銀河を作るために融合したブラックホールに至りました。 天の川の光輪内でのHE 0107-5240の発見は、太陽より大きくない星々が非常に金属の少ない気体からできる可能性について証明しました。 大部分の現在の理論上の計算が、より重い成分が能率的に気体雲を冷やすために必要であり、星々に縮約してビッグ・バンから低い質量の星々を作り上げることが非常に難しかったことを示しています。 それゆえに、この発見は予想外でした。 しかし、HE 0107-5240の存在は、必要な冷却を成し遂げる他の何かがあったことを示唆します。 さらに、星の発見は比較的低い質量の個体群 III の星々さえ誕生させたようであると一部の天文学者が提案して、今日まで存続しました。 そして、銀河の光輪の広い範囲で、主系列矮星として平易な探知可能より下で微かにまだ輝いています。 |
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| Credit : Adolf Schaller, STScI Processing : Planet Terra Memoirs, the-cosmos.org |
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