科学者たちは、深宇宙で説明が難しい2つの謎の氷の物体を発見しました。典型的な星間の氷とは異なり、これらの天体は塵に囲まれておらず、異常なエネルギーの痕跡を放出し、予想外に高濃度の一酸化ケイ素を含んでいます。それらの孤立は、生命の重要な分子が形成された未知の環境を示しています。
有機分子は生命の構成要素であり、宇宙で形成されたと考えられています。しかし、それらが正確にどこから発生し、どのようにして惑星に到達するかは、天文学と惑星科学における大きな問題のままです。星間空間における氷の存在が、このパズルの鍵となります。天の川銀河の冷たくて密で隠れた領域では、原子や分子が小さな塵の粒子に付着して星間氷を形成します。これは、地球の雲の中で雪の結晶が形成されるプロセスと似ています。
この問題を研究するために、新潟大学と東京大学の天文学者は、チリのアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ(ALMA)を使用して、2つの謎の星間天体を観測しました。日本の赤外線衛星「あかり」が2021年にこれら2つの天体を初めて発見し、それらには水分と有機分子が豊富な星間氷が含まれていることが知られている。しかし、それらの正確な性質は依然として不明です。通常、密集した星形成領域に存在するほとんどの星間氷とは異なり、これら 2 つの天体は既知の星形成領域の外側に存在するため、特に魅力的です。
研究チームはアルマ望遠鏡を使って、波長約0.9ミリメートルの天体を観測した。赤外線観測は氷のような固体物質を研究するのに役立ちますが、アルマ望遠鏡のような電波観測は周囲のガスの動きと組成をより深く理解するのに役立ちます。これらの天体が星を形成しているのであれば、アルマ望遠鏡の高解像度イメージングで星形成に伴う分子放射線を検出できる可能性がある。同様に、これらの物体の近くにこれまで未知の分子雲があった場合、それはガス放出、特に一酸化炭素の広範囲の領域の形で現れるでしょう。
しかし、観察された結果は上記の期待とは異なりました。これら 2 つの氷の物体の位置では、一酸化炭素と一酸化ケイ素の分子輝線のみが検出され、その分布は 1 秒角未満と非常にコンパクトでした。研究チームはアルマ望遠鏡データを使用して、これらの天体に関連する分子ガスの距離、運動、サイズ、化学組成を分析しました。
たとえば、視線速度の分析に基づくと、2 つの天体は地球から約 30,000 ～ 40,000 光年離れています。さらに、それらの速度の大きな違いは、2 つの天体が天球上でわずか約 3 分角しか離れておらず、同様の色、明るさ、星間氷の特徴を示しているにもかかわらず、運動学的に独立しており、異なる距離に位置していることを示唆しています。
氷のある星間天体には通常、大量の塵が埋め込まれており、その結果、遠赤外線からサブミリメートルの波長で明るく輝きます。しかし、今回のアルマ望遠鏡による観測では、これら2つの氷天体からのサブミリ波放射線は検出されず、これまで知られていた星間氷天体の特徴と矛盾する異常なエネルギー分布が明らかになった。
さらに、アルマ望遠鏡の観測では、これら 2 つの天体における一酸化炭素に対する一酸化ケイ素の比率が、通常の分子雲で観測される比率よりも大幅に高いことが示されています。このような豊富なシリカは、通常、星間塵が強い衝撃波によって破壊された領域でのみ発見され、両方の天体がガスを強く乱すエネルギー源に関連していることを示唆しています。
アルマ望遠鏡によって明らかにされた謎の氷天体のユニークな性質は、新しく形成された星、原始惑星系円盤を持つ若い星、大きな質量損失を示す進化した星、または密集した分子雲の背後に位置する明るい星など、星間氷天体に関連する既知の天体の特徴のいずれによっても説明することができません。
日本の新潟大学の天文学者であり、この論文の筆頭著者である下西崇氏は、「これらは、氷や有機分子の形成に好ましい環境を提供する新しい種類の星間天体を表している可能性がある。将来的には、アルマ望遠鏡を使用した関連ガスの高分解能観測と、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用した氷と塵のより詳細な研究によって、これらの神秘的な氷天体の性質が明らかになるだろう。」と述べた。
これらの発見は、The Astrophysical Journal の 2025 年 2 月 25 日号に掲載されました。
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