NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が、火山的に成長する巨大星から噴き出すガスの吹き出しを捉えました。このスターバーストは8光年にわたり、長さは太陽と隣接するアルファ・ケンタウリ系の間の距離の約2倍に相当します。
この特定の星間ジェットは、シャルプレス2-284（Sh2-284）と呼ばれる星雲に位置しており、そのサイズと力強さから希少な存在とされています。
数十万マイルの速度で宇宙をかけるこの噴出物は、スター・ウォーズ映画の二刀流のライトセーバーのような形状を呈しています。
中心に位置する原始星は、私たちの太陽の約10倍の質量を持ち、1万5千光年離れた銀河の外縁部にあります。
このウェッブの発見は偶然によるものでした。「私たちはこのような超ジェットを持つ巨大星が存在するとは知らなかったのです。このような分子水素の壮大な噴出は、私たちの銀河の他の地域では非常に稀です」と、日本国立天文台のリード著者、ユー・チェンは述べています。
このユニークなクラスの星間花火は、新しく形成された星から出ている高度に方向付けられたプラズマのジェットです。このような噴出物は、宇宙への星の壮大な「誕生の発表」となります。
中央の星の周りに集まっている降下ガスの一部は、星の回転軸に沿って吹き飛ばされており、おそらく磁場の影響を受けています。
数百の原始星間ジェットが観測されていますが、これらは主に低質量の星から見つかっています。このようなスピンドルのようなジェットは、新たに形成される星の性質についての手がかりを提供します。
原始星間ジェットのエネルギーや狭さ、進化的なタイムスケールは、噴出を引き起こす若い星の環境や物理的特性を制約します。
「私たちが初めてこれを見たとき、その秩序、対称性、サイズに驚かされました」と、バージニア大学とスウェーデンのチャルマース工科大学の共同著者、ジョナサン・タンは述べています。
このジェットの詳細なフィラメント構造は、ウェッブの鮮明な赤外線の観察によって捉えられており、ジェットが星間の塵やガスに突入している証拠です。これにより、個々のノット、衝撃波、線状の鎖が形成されています。
対向する方向にあるジェットの先端は、星の形成の歴史を封じ込めています。「元々材料は星の近くにありましたが、10万年を超える間に、その先端が外に伝播していたのです。そして、その背後にはより若い噴出があります」とタンは語ります。
銀河中心からほぼ2倍の距離にあるこの原始星団は、私たちの天の川銀河の周辺に位置しています。
このクラスター内では、数百の星がまだ形成中です。銀河の辺境に位置することで、これらの星は水素やヘリウム以外の重い元素が不足しています。これを金属量と呼び、宇宙の時間経過に伴って、各世代の星が核融合の生成物を風や超新星を通じて排出することで次第に増加します。
Sh2-284の低金属量は、比較的原始的な性質を反映しており、重い元素が不足していた初期宇宙の環境の局所的なアナロジーとなっています。
「巨大星は、このクラスター内に見られるもののように、銀河の進化に非常に重要な影響を与えます。私たちの発見は、低金属量環境における巨大星の形成メカニズムに光を当てており、この巨大星を用いて初期宇宙の歴史を調べることができるのです」とチェンは述べています。
ウェッブの新しい画像は、巨大星がその質量により形成される様子が比較的安定した星の周りの円盤を介して進行する可能性があることを示しています。タンは、「新しい理論的なコア集積モデルをデータに合わせて開発しました。このモデルは、中央にどんな星がいるかを基本的に教えてくれます。これらのモデルは、星が太陽の約10倍の質量を持ち、まだ成長しており、この噴出を駆動していることを示唆しています」と述べています。
30年以上にわたり、天文学者たちは巨大星がどのように形成されるのかについて意見が分かれてきました。一部は、巨大星には競争的集積と呼ばれる非常に混乱したプロセスが必要だと考えています。
競争的集積モデルでは、物質が異なる方向から落下するため、円盤の方向が時間と共に変化します。噴出は円盤の上か下に垂直に発射されるため、見た目にはさまざまな方向にねじれたり回転したりします。
「しかし、私たちがここで見ていることは、物語の全履歴を持っているので、ジェットの反対側はほぼ180度離れていることを示しています。これは、中央の円盤が安定していることを示しており、コア集積理論の予測を裏付けるものです」とタンは語ります。
この銀河の外縁に巨大星が1つ存在するのなら、他の巨大星が未だにローマ火薬のような噴出を持つに至っていない可能性もあります。チリのアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計のデータも別の濃密な星核が建設される初期段階にある可能性があることを示唆しています。
この研究は、天文学雑誌『The Astrophysical Journal』に掲載が受理されました。
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界最高の宇宙科学望遠鏡です。ウェッブは、私たちの太陽系内の謎を解明し、他の星の周りの遠くの世界を探り、宇宙の神秘的な構造や起源、私たちの存在に関する謎を探り続けています。ウェッブは、NASAが主導し、ESA（欧州宇宙機関）およびCSA（カナダ宇宙庁）と連携している国際プログラムです。
画像の出所：science