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2022年04月08日17:09
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4/8(金）天体イベントと生命誕生（後編）135億光年先で銀河発見 地球内で生物誕生に迫る実験 最新ニュース
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4/8(金)
今回は、前年末に公開した天体イベントと生命誕生の後編である。第1章に遠方宇宙での新発見について、第2章では身近な化学実験について紹介する。
前編の日記 2021年12月4日付 11月19日の部分日食 夜空を横切る火球 スノーボールアースについて https:/
目次
・第1章 遠方宇宙からの新発見
�／篦�135億光年先の銀河を発見
��129億年先から単独の恒星を観測する
��30光年先で鉄の惑星が発見される
・第2章 2020年に日本列島で目撃された火球、生物の誕生の謎に迫る実験
��2020年に日本列島内で目撃された火球
�∪弧臣太犬離廛蹈札垢貿�る
第1章 遠方宇宙からの新発見
�／篦�135億光年先の銀河を発見
4/7(木）、東京大学と早稲田大学の天文研究チームは、推定135億光年先の観測史上最遠の銀河を発見したと、発表した。天体名は「HD１」といい、宇宙誕生から3億年後に誕生したとされる銀河である。
詳細記事
2022年4月7日付け 国立天文台 ALMAより https:/
写真＝銀河HD1 掲載元 上記の国立天文台のサイト
写真の説明文 転載
研究チームが発見した、観測史上最遠方の銀河候補HD1の擬似カラー画像。拡大図の中心にある赤い天体が、今回発見された最遠方銀河候補HD1です。VISTA望遠鏡による３色の観測データを合成することで、画像に色をつけています。Credit: Harikane et al.
遠方銀河を次々と発見している口径2,4ｍのハッブル宇宙望遠鏡は、近紫外線から可視光域を跨ぎ、近赤外線の範囲で観測できる。例えば、電離した水素の紫外線領域122nmのライマンアルファ線は、宇宙の膨張に従い、1＋ｚ倍伸びる。宇
宙最遠方記録を更新した銀河HD1は、z13,3である。計算すると、1＋1622nm=2622nm、ハッブル宇宙望遠鏡の観測限度となる1,7マイクロメートルの範囲を超えてしまう。従って、同望遠鏡ではとらえられないのである。
必：1マイクロメートルは、1000ナノメートルに相当
写真＝赤外線の波長を示した図 横浜市ホームページ 赤外線(IR)
2021年12月25日に打ち上げられた赤外線に特化したジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(通称JWST)では、2622nｍの波長をとらえることは可能だった。打ち上げには成功したものの、まだ本格的に稼動していない。一連の推定135億光年先の銀河の発見には、過去のデーターから割りだしたのである。これまでの最遠方記録は、134億光年先の「GNz11銀河」である。z=10,957、京都大学大学院理学系研究科の柏川伸成教授の研究グループは、2020年にアメリカのケック望遠鏡にて、観測に挑んだ。炭素と酸素イオンを検出した際、総質量は太陽の10億倍、年齢は7000万歳と推定した。
詳細 ARTICLES 2020年12月18日付 https:/
宇宙誕生3億年、推定135億光年先の銀河を観測するには、ハッブル宇宙望遠鏡よりも、広範囲の波長をカバーしている望遠鏡が必要だった。研究チームをリードする播金優一助教授は、探査には綿密な作業が必要だったと、振り返る。地上の望遠鏡は、大気の揺らぎによって、感度は落ちる。理論的には、135億光年先の銀河が発する紫外線が、宇宙の膨張によって、赤外線の範囲で届く。赤外線の望遠鏡では、観測可能とはいえ、非常に暗くしか写らないはずだった。
すばる望遠鏡、VISTA望遠鏡、UK赤外線望遠鏡、スピッツァー宇宙望遠鏡の合計1200時間以上の観測によって得られた70万個以上の天体データから割り出した。コンピューターシミュレーションによると、135億光年先の銀河はより赤く写るはずだった。研究チームは、撮影画像を見比べながら、数ヶ月費やして、ついに135億光年かなたの最遠方銀河の候補天体、HD1の発見に繋がったのである。もちろん、現在のところ、HD1は、理論と合致した天体に過ぎない。正確に距離を特定するには、スペクトル観測が必要である。既に推定135億光年の銀河の兆候をとらえたチームの一員、早稲田大学の井上昭雄教授は、JWST
の観測に向けて、準備を行っている。井上教授は、チリのアタカマ砂漠にあるアルマ望遠鏡を使い、酸素イオンが発する微弱な電波をとらえたと、成果を語った。
「シグナルの有意度は99.99%です。もしこのシグナルが本物なら、HD1は135億光年かなたに存在していることの証拠になります。一方でシグナルが弱いことは酸素が少ないこと、つまりHD1はできたての初代銀河のような性質を持つことを示しているのかもしれません。」
原始番号8の酸素は質量数16、エネルギーを得て、最外殻を周る電子2つが離れた際に、特定の波長の電波を出す。天文学では、2階電離の酸素が出す禁制線をO�契�という。代表的なのは、同じ銀河系内の星雲内で観測できる可視光域（436.3 nm, 495.8 nm, 500.7 nm）と赤外域（52 μm, 88 μm）である。
詳細 天文学辞典 O�契� https:/
実のところ、井上教授は2018年、大阪産業大学の教授時代に、同士の橋本拓也氏と協力し、アルマ望遠鏡を使って、遠方銀河から酸素検出に挑んでいた。対象となった銀河は、132,8億光年の距離に位置する「MACS1149-JD1」、ｚ＝9,11である。宇宙全体の元素において、水素が9割、残りはほとんどヘリウム、その他の元素は1パーセントにも満たない。井上教授が狙ったのは、赤外線領域で発せられる88 μmの電波である。1＋ｚ倍伸びて、地球では電波領域の893マイクロメートルの波長でとらえられる。丁度同じタイミングで、イギリスの研究チームが、欧州南天天文台が所有する赤外線VLTを使って、同じ銀河から距離の算出に挑んでいた。イギリスチームは、水素イオンが出す紫外線領域のライマンアルファ線を狙っていた。1＋ｚ倍伸びて、地球上から赤外線の波長でとらえられた。そこで井上教授と、同士の橋本拓也教授は、イギリスチームに協力を呼びかけ、互いの観測データーを照合し、同時に論文発表に踏み切ったのである。
詳細 東京大学宇宙研究所より https:/
写真＝上記のサイトより ハッブル宇宙望遠鏡が赤外線で撮影した銀河団MACS J1149.5+2223の画像の一角に、アルマ望遠鏡が電波で観測した銀河MACS1149-JD1を合成した画像
遠方宇宙からの酸素発見には、一つの大きな意義があった。宇宙は、当初水素とヘリウムのみ存在した。つまり未発見の宇宙最初の星は、水素とヘリウムのみにとどまる。宇宙誕生2億年後に誕生したといわれているが、実際には見つかっていない。最初の星は比較的大きく、太陽質量の数十倍または100倍以上とみられる。重い星ほど、壮絶な最後を遂げる。燃料となる水素とヘリウムの枯渇により、次々と重い元素
を作り、超新星爆発によって、宇宙にばらまく。つまり、過去の時代の姿を写す遠い銀河からの酸素発見により、初期宇宙は星の生成が活発だったことを意味するのである。
21世紀になり、宇宙に対する理解は大きく広がり、地球や太陽系、銀河の原点まで迫れるようになった。
��129億年先から単独の恒星を観測する
2022年3月31日付、千葉大学が参加する国際研究チームは、ハッブル宇宙望遠鏡を使った結果、129億光年の距離から恒星を発見したことを明らかにした。推定質量は太陽の50倍から500倍、宇宙の膨張に従い、実際の距離は280億光年になる。英語で「明けの明星」「上る光」を意味する「エアレンデル（Earendel）」と命名された。宇宙膨張を示す赤方偏移(z)=6,3、これまでの単独の恒星としての最遠距離は2018年に観測された90億光年のイカロス(z=1,5）である。
星々が集った「星団」に関しては、その星が持っている明るさ「絶対光度」が高い分、天の川銀河系外でも観測が可能だった。230万光年の距離に位置するアンドロメダ銀河では、中心から13万光年場所に球状星団Ｇ1が存在する。内部には、太陽質量の2万倍にのぼるブラックホールがあるといわれている。
写真＝ハッブル宇宙望遠鏡で観測された約１２９億光年先の恒星（拡大図内の白い矢印で示された小さな赤い天体）（NASA、ESA、Ｂ．Ｗｅｌｃｈ氏ら提供）
掲載元
研究チームは、重力レンズ効果によって、数千倍に増光された結果、恒星の存在を確認した。ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した約５５億光年先にある銀河団WHL0137-08の背後の点に着目した。銀河団の質量から重力レンズ効果の影響を詳しく調べたところ、太陽の約５０倍の質量を持つ単独の恒星だと分かった。太陽質量50倍の星は、推定数百万年で寿命を終え、最後にブラックホールになるといわれている。
重力レンズ効果は、観測天体との間に位置する銀河団を利用する。かの有名なアインシュタインは、一般相対性理論において、時空の存在について触れている。光は、物体によってゆがめられた空間を進むことにより、経路が曲がると説いていた。現代の天文学者は、一般相対性理論を参考に、遠方宇宙の観測に挑んでいる。
相対性理論に基づくと、平均太陽の10の11乗倍の質量を持つ銀河団によって、観測天体が放つ光の経路が、地球に届くまで大きく曲げられる。凸レンズのように増光することにより、明るく見えるようになった。観測天体との間に、丁度銀河団を含め、巨大重力を持つ天体が重なると、利用できるのである。
写真＝重力レンズの説明 掲載元 ４．重力マイクロレンズ効果の利用
http://
千葉大学を中心とした国際研究チームは、遠方銀河団の観測中に、背後の黒い点に気付き、重力レンズ効果によって、距離を算出できた。
さて、4年前の2018年時点で単独の恒星としての最遠記録となる90億光年先のイカロスを発見したのは、ミネソタ大学のパトリック・ケリー氏が率いるチームだった。発見の経緯は、2022年の千葉大学が参加する国際チームとほぼ同じである。ケリー氏は、しし座の方向約50億光年彼方に存在する銀河団「MACS J1149+2223」をハッブル宇宙望遠鏡（HST）で観測していた。当初の目標は、銀河団の重力レンズ効果によって複数の像が現れた93億光年彼方の超新星「レフスダール（Refsdal）」の分析である。一つの超新星が、銀河団の巨大重力に光の経路を曲げられた結果、地球からは4つの像となって見える。2015年に観測された際、4つの像は数時間から数週間の時間差で出現した。重力レンズにより、本来の明るさよりも20倍に達したのである。観測データーをチェックした際、銀河団MACS J1149＋2223と重なる形で、新たな光点が現れた。今回、HSTを使って高度変化や色を詳細に解析したところ、単独の青色超巨星だと判明したのである。青色超巨星は、太陽の1万倍以上の明るさを持つ。半径は太陽の数十倍程度である。
詳細 画像 掲載元 ASTRO ARTS 2018年4月4日付 単独の星としては観測史上最遠、90億光年彼方の「イカロス」より
写真 説明（左）銀河団「MACS J1149+2223」とイカロスの出現位置。（右）2011年と2016年のイカロス付近の拡大図。矢印の先がイカロス（提供：NASA/ESA/P. Kelly）
理論値では、銀河団の重さから、重力レンズによる増幅幅は600倍、観測によると、イカロスは2000倍も明るくなっていたことが分かった。研究チームは、イカロスの前を、太陽質量の3倍程度の恒星が横切ったことにより、重力マイクロレンズ効果で、増光幅が広がったと結論を出した。今後、エアエンデルとイカロスを発見した研究チームは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡により、スペクトル観測などを行う予定である。
��30光年先で鉄の惑星が発見される
日本時間2021年12月3日、地球から30光年先で大半が鉄で出来たとみられる惑星が発見されたことが明らかにされた。ドイツ航空宇宙センターの惑星研究所を中心とした国際チームが、米サイエンス誌で成果を発表した。今回発見された惑星GJ367bは、親星の非常に近くを、常に同じ面を向けながら公転している。時点と公転が同期する現象を「潮汐ロック」という。親星は、恒星のサイズでは比較的小さい。太陽質量の0,08倍から0,6倍の間に相当する赤色矮星である。その赤色矮星GJ367の周りを回る惑星bは、推定1500度に熱せられているとみられている。惑星bの半径は推定地球の72％、質量は55％、密度は純粋な鉄7.874 g/cm³に近いと判明した。地球の密度は太陽系8惑星で最も高く、5.51 g/cm³になる。鉄の惑星は、生命が誕生する環境とはかけ離れた世界だ。形成当初から親星の近くにとどまっていたのか、謎が深まる。未発見の兄弟星との重力の相互作用により、外側から内側へと入り込んだ可能性も否定できない。いずれは親星からの強い潮汐力により、鉄の核も熱せられる運命にある。望遠鏡や観測機器の発達により、宇宙の真の姿が解き明かされている。
続いて2021年12月9日付け、地球からケンタウルス座の方向に325光年離れた連星の周りで、質量が木星の約１０倍もある惑星が発見された。スウェーデンの首都ストックホルム大学が中心となる国際研究チームが、８日付の英科学誌ネイチャー電子版にて報告文を掲載している。南米チリにある欧州南天天文台（ESO）の赤外線で観測可能な大型望遠鏡VLTにて詳細が判明した。ほぼ正確に質量が見積もられた太陽系外惑星で最大級の大きさになった。
写真＝赤外線望遠鏡VLT 掲載元https:/
VLTについて解説した日記 2020年6月17日付 第1章より アインシュタインの相対性理論も検証している。
https:/
木星の質量の10倍に達する太陽系外惑星は、連星の周りを回っている。2つの連星の質量はあわせて、太陽の６〜１０倍。発見された惑星「ｂケンタウリ（ＡＢ）ｂ」は、連星からの距離が太陽―木星間の約100倍にものぼった。公転周期ははっきりと定まらず、2650年から7170年と推定される。
写真 掲載元 JlJl.com 2021年12月9日付 https:/
｛掲載元｝欧州南天天文台（ＥＳＯ）の大型望遠鏡ＶＬＴで撮影された巨大惑星（画像右下の矢印）。ケンタウルス座の方向に３２５光年離れた連星（画像左上。明るさを調節してある）の周りで発見された。他の明るい点は背景の遠い星（ＥＳＯ、国際研究チーム提供）
連星のうち、質量が大きい主星の方は、表面温度が摂氏6000度の太陽より3倍高い。紫外線やＸ線の放射量が高く、周囲を取り巻く惑星の形成材料となるチリの雲を吹き飛ばす。巨大惑星の形成過程ははっきりとは分からない。連星から距離が遠ければ、ガスやチリが残る。比較的短期間で集積すると、惑星の核が形成される。または、連星の重力によって捕縛された可能性も残る。天文関連は、毎年新たなニュースが飛び込む。未知なる世界を求めて、今日も天文学者は夜空に望遠鏡を向けている。
■連星の周りに巨大惑星＝３２５光年先で発見―国際チーム
(時事通信社 - 12月09日 01:31)
https:/
第2章 2020年に日本列島で目撃された火球、生物の誕生の謎に迫る実験
以下2020年8月22日（土）付けの未公開日記
��2020年に日本列島内で目撃された火球
2020年8月21日（金）の午後10時過ぎ、神奈川県南の太平洋上で、火球が目撃された。千葉県の方角へ落下していくと、次第に地球の大気圧によって、燃え尽きていく。最大光度は満月程の明るさになり、房総半島沖に飛来した小惑星の欠片が見つかる可能性がある。
詳細記事
https:/
小惑星とは、主に火星と木星の間を周っている。軌道が不安定なゆえに、時に周回コースを誤り、地球の重力圏に入り、吸い込まれてしまう。実際地球に突入した小惑星のことを「隕石」といいう。
先月2020年7月2日午前2時32分にも、関東上空で火球が現れた。関東地方から東海地方の愛知県に設置された防犯カメラにも、しっかりと記録されていた。映像を見た専門家は、隕石が突入した場所は、千葉県習志野市周辺と特定した。専門家の分析通り、同日の昼間千葉県習志野市で一つ、2日後の4日に市内で二つの欠片が追加採取された。学会では、採取場所にちなみ「習志野隕石」と名々された。国内で53番目に確認された隕石となる。日本列島内で小惑星の欠片を採取したのは、2018年9月26日に愛知県小牧市周辺の民家で見つかった黒い欠片以来、2年振りの出来事である。
6月8日、東北大学と物質・材料研究機構の共同チームが、地球の生命誕生プロセスを裏付ける成果をあげた。誕生間もない原始地球大気の主成分を使った実験で、隕石（いんせき）の衝突により無機物からアミノ酸が生成し得ることを示したのである。論文は８日、英科学誌サイエンティフィック・リポーツに掲載された。
写真＝原始地球に隕石が衝突したイメージ図 掲載元下記のリンク 朝日新聞デジタル
地球上に存在するアミノ酸をめぐっては、太陽系内を漂う彗星または地球に衝突する小惑星、いわゆる隕石に由来するといわれてきた。
東北大の古川善博准教授らは、地球の生命の起源は他の天体から飛来したとする「パンスペルミア説」を間接的に確かめるため、模擬実験を行った。隕石の衝突時を再現できる物材機構が開発した衝突装置を利用した。始めに、当時の大気に豊富に存在していた窒素や二酸化炭素と水や鉱物などを混合した試料を作る。次に物財機構が開発した衝突装置に金属片を入れて、秒速１キロで発射する。大学の実験室内で、鉄を含んだ隕石が原始地球の海洋に衝突した様子が再現された。
写真＝実験に使った衝突器 掲載元下記のリンク 朝日新聞デジタル
衝突後の試料を分析すると、アミノ酸の一種であるごく微量のグリシンとアラニンが生成されていた。衝突のエネルギーで生じた水素が窒素や二酸化炭素と二次的、三次的な科学反応を経て、アミノ酸が生成されたと結論を下した。
詳細記事 朝日新聞デジタル https:/
�◆＼弧臣太犬離廛蹈札垢貿�る
東北大学の古川教授は、既に昨年の段階で、生命誕生プロセスを解明する有力な手がかりを発見していた。2019年11月21日に、アメリカ航空宇宙局ＮＡＳＡと北海道大学と共に、地球に飛来した3つの隕石から独自開発した装置、塩酸と水を使い、糖の抽出に挑んだ。1969年にオーストラリアに落下したマーチソン隕石を含む、3つのうち2つからＤＮＡを構成するRNAの材料になる「リボース」や「キシロース」などの糖を見つけた。質量がわずかに異なる同位体の炭素を分析したところ、地球の生物や土壌の糖とは同位体の比率が異なり、宇宙でできた物質だと確認できた。
写真＝マーチソン隕石 2001年12月10日付け Astro Arts https:/
詳細 2019年11月21日付け ＡＸＩS WEB magazin magazinhttps:/
同位体とは、陽子と中性子の数を足した数値で表す。通常陽子と中性子の数は等しいものの、稀に異なる場合がある。陽子の数を表す原子番号6の炭素は、通常中性子を6つ含み、同位体比12である。自然界では炭素12の割合が98,9%、残り1,1%のうち、中性子1個くっついた炭素13が1%以上、稀に中性子二個くっついた炭素14が存在する。
RNAはDNAやたんぱく質と並び、生命を構成する材料だ。これまでRNAのもとになる塩基やたんぱく質を合成する22種類のアミノ酸は発見されていた。糖に関しては生命と関係の薄い種類だけが見つかっていた。今回の研究で、RNAの材料の全てが宇宙に存在すると判明した。
古川准教授は「生命が誕生する前の太古の地球に宇宙から糖が飛来し、原始的な生命の材料の一部になった可能性が出てきた」と話す。今後、どれぐらいの量の糖が宇宙から地球にもたらされたか、手がかりを残す隕石を地球上から採取する予定である。
形成頭初の地球は、メタンやアンモニアなど還元的な大気だと考えられていた。最新の理論に基づくと、高濃度の二酸化炭素と窒素が主成分となり、水は極少量しか含まれていないとされている。
生命誕生に迫ったのは、戦後約10年の1953年まで遡る。冷戦の時代に突入し、米ソの科学技術開発が進展する時代だった。当時から科学者の間で生命誕生のプロセスについて考案されていた。当時シカゴ大学に所属していたスタンリー・ミラーとハロルド・ユーリーは、有機物の生成実験を行った。二人の名称をとり、「ユーリー・ミラーの実験」という。
参考文献と掲載元写真 生命誕生 https:/
2人は実験において、下の図に示した簡単な装置を使った。水の入った下のフラスコが原始海洋、上の大きなフラスコが原始大気、火花放電は化学反応を起こさせるためのエネルギー源で、自然界での雷を想定している。このような状態で1週間後には、グルシン、アラニンなどのアミノ酸を含むいろいろな種類の有機物が合成されることを確認した。
ただちに、学会にて、原始地球において、雷や太陽放射によって有機物が自然発生したとする仮説を発表した。
必 彼らは実験にて、水素、メタン、アンモニアの混合気体を原始大気と見なし、放電、加熱、冷却を繰り返して１週間後、数種類のアミノ酸を含む有機物を検出した。
ユーリー・ミラーの実験からはや67年、いまだに生命誕生のプロセスを解明できていない。二人によって、生命の基本構成要素となるアミノ酸が簡単に生成されることが証明された。
2020年、生命誕生について興味深い研究成果が発表された。東京薬科大と宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）を中心とした研究チームが、微生物の生存能力を実証するため、国際宇宙ステーションを使用した。名づけて「たんぽぽ計画」という。実験対象となった微生物は、放射線耐性菌デイノコッカスである。2015年から2018年までの4年間で、地下深くに潜む細菌デイノコッカスが集まった塊五つを国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）の外側に運んだ。塊を形成した微生物は、太陽からの有害な紫外線を直接浴びた。
写真＝たんぽぽ計画の説明図 掲載元 Astro Arts 2020年9月1日付 https:/
宇宙ステーションの外側で、デイノコッカスの塊はそれぞれ２００万〜２３億個の菌が休眠状態で過ごしていた。地球に持ち帰って解析した結果、１０億個以上の塊では全体の数％が生存していることが明らかになった。生き延びたデイノコッカス菌は、大きな被害がなく、培養液の中で再び増殖した。極限環境下で微生物は、自己犠牲の精神により、互いに体をくっつけて、仲間を守ろうとする。塊の外側の個体は死滅したものの、中心付近にいる個体は、無事だった。紫外線によるＤＮＡの損傷が少なく、地球に帰還後、培養液の中で修復された可能性がある。
研究チームの山岸明彦・東京薬科大名誉教授によると、太陽からの紫外線が直接当たる環境で微生物の生存を確認したのは初めてだ。教授は「宇宙飛来の仮説があり得ることを示す証拠の一つが得られた」と手ごたえを口にした。
地球生命は一体どこから来たのか、少しずつ解き明かされている。
今回は、前年末に公開した天体イベントと生命誕生の後編である。第1章に遠方宇宙での新発見について、第2章では身近な化学実験について紹介する。
前編の日記 2021年12月4日付 11月19日の部分日食 夜空を横切る火球 スノーボールアースについて https:/
目次
・第1章 遠方宇宙からの新発見
�／篦�135億光年先の銀河を発見
��129億年先から単独の恒星を観測する
��30光年先で鉄の惑星が発見される
・第2章 2020年に日本列島で目撃された火球、生物の誕生の謎に迫る実験
��2020年に日本列島内で目撃された火球
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第1章 遠方宇宙からの新発見
�／篦�135億光年先の銀河を発見
4/7(木）、東京大学と早稲田大学の天文研究チームは、推定135億光年先の観測史上最遠の銀河を発見したと、発表した。天体名は「HD１」といい、宇宙誕生から3億年後に誕生したとされる銀河である。
詳細記事
2022年4月7日付け 国立天文台 ALMAより https:/
写真＝銀河HD1 掲載元 上記の国立天文台のサイト
写真の説明文 転載
研究チームが発見した、観測史上最遠方の銀河候補HD1の擬似カラー画像。拡大図の中心にある赤い天体が、今回発見された最遠方銀河候補HD1です。VISTA望遠鏡による３色の観測データを合成することで、画像に色をつけています。Credit: Harikane et al.
遠方銀河を次々と発見している口径2,4ｍのハッブル宇宙望遠鏡は、近紫外線から可視光域を跨ぎ、近赤外線の範囲で観測できる。例えば、電離した水素の紫外線領域122nmのライマンアルファ線は、宇宙の膨張に従い、1＋ｚ倍伸びる。宇
宙最遠方記録を更新した銀河HD1は、z13,3である。計算すると、1＋1622nm=2622nm、ハッブル宇宙望遠鏡の観測限度となる1,7マイクロメートルの範囲を超えてしまう。従って、同望遠鏡ではとらえられないのである。
必：1マイクロメートルは、1000ナノメートルに相当
写真＝赤外線の波長を示した図 横浜市ホームページ 赤外線(IR)
2021年12月25日に打ち上げられた赤外線に特化したジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(通称JWST)では、2622nｍの波長をとらえることは可能だった。打ち上げには成功したものの、まだ本格的に稼動していない。一連の推定135億光年先の銀河の発見には、過去のデーターから割りだしたのである。これまでの最遠方記録は、134億光年先の「GNz11銀河」である。z=10,957、京都大学大学院理学系研究科の柏川伸成教授の研究グループは、2020年にアメリカのケック望遠鏡にて、観測に挑んだ。炭素と酸素イオンを検出した際、総質量は太陽の10億倍、年齢は7000万歳と推定した。
詳細 ARTICLES 2020年12月18日付 https:/
宇宙誕生3億年、推定135億光年先の銀河を観測するには、ハッブル宇宙望遠鏡よりも、広範囲の波長をカバーしている望遠鏡が必要だった。研究チームをリードする播金優一助教授は、探査には綿密な作業が必要だったと、振り返る。地上の望遠鏡は、大気の揺らぎによって、感度は落ちる。理論的には、135億光年先の銀河が発する紫外線が、宇宙の膨張によって、赤外線の範囲で届く。赤外線の望遠鏡では、観測可能とはいえ、非常に暗くしか写らないはずだった。
すばる望遠鏡、VISTA望遠鏡、UK赤外線望遠鏡、スピッツァー宇宙望遠鏡の合計1200時間以上の観測によって得られた70万個以上の天体データから割り出した。コンピューターシミュレーションによると、135億光年先の銀河はより赤く写るはずだった。研究チームは、撮影画像を見比べながら、数ヶ月費やして、ついに135億光年かなたの最遠方銀河の候補天体、HD1の発見に繋がったのである。もちろん、現在のところ、HD1は、理論と合致した天体に過ぎない。正確に距離を特定するには、スペクトル観測が必要である。既に推定135億光年の銀河の兆候をとらえたチームの一員、早稲田大学の井上昭雄教授は、JWST
の観測に向けて、準備を行っている。井上教授は、チリのアタカマ砂漠にあるアルマ望遠鏡を使い、酸素イオンが発する微弱な電波をとらえたと、成果を語った。
「シグナルの有意度は99.99%です。もしこのシグナルが本物なら、HD1は135億光年かなたに存在していることの証拠になります。一方でシグナルが弱いことは酸素が少ないこと、つまりHD1はできたての初代銀河のような性質を持つことを示しているのかもしれません。」
原始番号8の酸素は質量数16、エネルギーを得て、最外殻を周る電子2つが離れた際に、特定の波長の電波を出す。天文学では、2階電離の酸素が出す禁制線をO�契�という。代表的なのは、同じ銀河系内の星雲内で観測できる可視光域（436.3 nm, 495.8 nm, 500.7 nm）と赤外域（52 μm, 88 μm）である。
詳細 天文学辞典 O�契� https:/
実のところ、井上教授は2018年、大阪産業大学の教授時代に、同士の橋本拓也氏と協力し、アルマ望遠鏡を使って、遠方銀河から酸素検出に挑んでいた。対象となった銀河は、132,8億光年の距離に位置する「MACS1149-JD1」、ｚ＝9,11である。宇宙全体の元素において、水素が9割、残りはほとんどヘリウム、その他の元素は1パーセントにも満たない。井上教授が狙ったのは、赤外線領域で発せられる88 μmの電波である。1＋ｚ倍伸びて、地球では電波領域の893マイクロメートルの波長でとらえられる。丁度同じタイミングで、イギリスの研究チームが、欧州南天天文台が所有する赤外線VLTを使って、同じ銀河から距離の算出に挑んでいた。イギリスチームは、水素イオンが出す紫外線領域のライマンアルファ線を狙っていた。1＋ｚ倍伸びて、地球上から赤外線の波長でとらえられた。そこで井上教授と、同士の橋本拓也教授は、イギリスチームに協力を呼びかけ、互いの観測データーを照合し、同時に論文発表に踏み切ったのである。
詳細 東京大学宇宙研究所より https:/
写真＝上記のサイトより ハッブル宇宙望遠鏡が赤外線で撮影した銀河団MACS J1149.5+2223の画像の一角に、アルマ望遠鏡が電波で観測した銀河MACS1149-JD1を合成した画像
遠方宇宙からの酸素発見には、一つの大きな意義があった。宇宙は、当初水素とヘリウムのみ存在した。つまり未発見の宇宙最初の星は、水素とヘリウムのみにとどまる。宇宙誕生2億年後に誕生したといわれているが、実際には見つかっていない。最初の星は比較的大きく、太陽質量の数十倍または100倍以上とみられる。重い星ほど、壮絶な最後を遂げる。燃料となる水素とヘリウムの枯渇により、次々と重い元素
を作り、超新星爆発によって、宇宙にばらまく。つまり、過去の時代の姿を写す遠い銀河からの酸素発見により、初期宇宙は星の生成が活発だったことを意味するのである。
21世紀になり、宇宙に対する理解は大きく広がり、地球や太陽系、銀河の原点まで迫れるようになった。
��129億年先から単独の恒星を観測する
2022年3月31日付、千葉大学が参加する国際研究チームは、ハッブル宇宙望遠鏡を使った結果、129億光年の距離から恒星を発見したことを明らかにした。推定質量は太陽の50倍から500倍、宇宙の膨張に従い、実際の距離は280億光年になる。英語で「明けの明星」「上る光」を意味する「エアレンデル（Earendel）」と命名された。宇宙膨張を示す赤方偏移(z)=6,3、これまでの単独の恒星としての最遠距離は2018年に観測された90億光年のイカロス(z=1,5）である。
星々が集った「星団」に関しては、その星が持っている明るさ「絶対光度」が高い分、天の川銀河系外でも観測が可能だった。230万光年の距離に位置するアンドロメダ銀河では、中心から13万光年場所に球状星団Ｇ1が存在する。内部には、太陽質量の2万倍にのぼるブラックホールがあるといわれている。
写真＝ハッブル宇宙望遠鏡で観測された約１２９億光年先の恒星（拡大図内の白い矢印で示された小さな赤い天体）（NASA、ESA、Ｂ．Ｗｅｌｃｈ氏ら提供）
掲載元
研究チームは、重力レンズ効果によって、数千倍に増光された結果、恒星の存在を確認した。ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した約５５億光年先にある銀河団WHL0137-08の背後の点に着目した。銀河団の質量から重力レンズ効果の影響を詳しく調べたところ、太陽の約５０倍の質量を持つ単独の恒星だと分かった。太陽質量50倍の星は、推定数百万年で寿命を終え、最後にブラックホールになるといわれている。
重力レンズ効果は、観測天体との間に位置する銀河団を利用する。かの有名なアインシュタインは、一般相対性理論において、時空の存在について触れている。光は、物体によってゆがめられた空間を進むことにより、経路が曲がると説いていた。現代の天文学者は、一般相対性理論を参考に、遠方宇宙の観測に挑んでいる。
相対性理論に基づくと、平均太陽の10の11乗倍の質量を持つ銀河団によって、観測天体が放つ光の経路が、地球に届くまで大きく曲げられる。凸レンズのように増光することにより、明るく見えるようになった。観測天体との間に、丁度銀河団を含め、巨大重力を持つ天体が重なると、利用できるのである。
写真＝重力レンズの説明 掲載元 ４．重力マイクロレンズ効果の利用
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千葉大学を中心とした国際研究チームは、遠方銀河団の観測中に、背後の黒い点に気付き、重力レンズ効果によって、距離を算出できた。
さて、4年前の2018年時点で単独の恒星としての最遠記録となる90億光年先のイカロスを発見したのは、ミネソタ大学のパトリック・ケリー氏が率いるチームだった。発見の経緯は、2022年の千葉大学が参加する国際チームとほぼ同じである。ケリー氏は、しし座の方向約50億光年彼方に存在する銀河団「MACS J1149+2223」をハッブル宇宙望遠鏡（HST）で観測していた。当初の目標は、銀河団の重力レンズ効果によって複数の像が現れた93億光年彼方の超新星「レフスダール（Refsdal）」の分析である。一つの超新星が、銀河団の巨大重力に光の経路を曲げられた結果、地球からは4つの像となって見える。2015年に観測された際、4つの像は数時間から数週間の時間差で出現した。重力レンズにより、本来の明るさよりも20倍に達したのである。観測データーをチェックした際、銀河団MACS J1149＋2223と重なる形で、新たな光点が現れた。今回、HSTを使って高度変化や色を詳細に解析したところ、単独の青色超巨星だと判明したのである。青色超巨星は、太陽の1万倍以上の明るさを持つ。半径は太陽の数十倍程度である。
詳細 画像 掲載元 ASTRO ARTS 2018年4月4日付 単独の星としては観測史上最遠、90億光年彼方の「イカロス」より
写真 説明（左）銀河団「MACS J1149+2223」とイカロスの出現位置。（右）2011年と2016年のイカロス付近の拡大図。矢印の先がイカロス（提供：NASA/ESA/P. Kelly）
理論値では、銀河団の重さから、重力レンズによる増幅幅は600倍、観測によると、イカロスは2000倍も明るくなっていたことが分かった。研究チームは、イカロスの前を、太陽質量の3倍程度の恒星が横切ったことにより、重力マイクロレンズ効果で、増光幅が広がったと結論を出した。今後、エアエンデルとイカロスを発見した研究チームは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡により、スペクトル観測などを行う予定である。
��30光年先で鉄の惑星が発見される
日本時間2021年12月3日、地球から30光年先で大半が鉄で出来たとみられる惑星が発見されたことが明らかにされた。ドイツ航空宇宙センターの惑星研究所を中心とした国際チームが、米サイエンス誌で成果を発表した。今回発見された惑星GJ367bは、親星の非常に近くを、常に同じ面を向けながら公転している。時点と公転が同期する現象を「潮汐ロック」という。親星は、恒星のサイズでは比較的小さい。太陽質量の0,08倍から0,6倍の間に相当する赤色矮星である。その赤色矮星GJ367の周りを回る惑星bは、推定1500度に熱せられているとみられている。惑星bの半径は推定地球の72％、質量は55％、密度は純粋な鉄7.874 g/cm³に近いと判明した。地球の密度は太陽系8惑星で最も高く、5.51 g/cm³になる。鉄の惑星は、生命が誕生する環境とはかけ離れた世界だ。形成当初から親星の近くにとどまっていたのか、謎が深まる。未発見の兄弟星との重力の相互作用により、外側から内側へと入り込んだ可能性も否定できない。いずれは親星からの強い潮汐力により、鉄の核も熱せられる運命にある。望遠鏡や観測機器の発達により、宇宙の真の姿が解き明かされている。
続いて2021年12月9日付け、地球からケンタウルス座の方向に325光年離れた連星の周りで、質量が木星の約１０倍もある惑星が発見された。スウェーデンの首都ストックホルム大学が中心となる国際研究チームが、８日付の英科学誌ネイチャー電子版にて報告文を掲載している。南米チリにある欧州南天天文台（ESO）の赤外線で観測可能な大型望遠鏡VLTにて詳細が判明した。ほぼ正確に質量が見積もられた太陽系外惑星で最大級の大きさになった。
写真＝赤外線望遠鏡VLT 掲載元https:/
VLTについて解説した日記 2020年6月17日付 第1章より アインシュタインの相対性理論も検証している。
https:/
木星の質量の10倍に達する太陽系外惑星は、連星の周りを回っている。2つの連星の質量はあわせて、太陽の６〜１０倍。発見された惑星「ｂケンタウリ（ＡＢ）ｂ」は、連星からの距離が太陽―木星間の約100倍にものぼった。公転周期ははっきりと定まらず、2650年から7170年と推定される。
写真 掲載元 JlJl.com 2021年12月9日付 https:/
｛掲載元｝欧州南天天文台（ＥＳＯ）の大型望遠鏡ＶＬＴで撮影された巨大惑星（画像右下の矢印）。ケンタウルス座の方向に３２５光年離れた連星（画像左上。明るさを調節してある）の周りで発見された。他の明るい点は背景の遠い星（ＥＳＯ、国際研究チーム提供）
連星のうち、質量が大きい主星の方は、表面温度が摂氏6000度の太陽より3倍高い。紫外線やＸ線の放射量が高く、周囲を取り巻く惑星の形成材料となるチリの雲を吹き飛ばす。巨大惑星の形成過程ははっきりとは分からない。連星から距離が遠ければ、ガスやチリが残る。比較的短期間で集積すると、惑星の核が形成される。または、連星の重力によって捕縛された可能性も残る。天文関連は、毎年新たなニュースが飛び込む。未知なる世界を求めて、今日も天文学者は夜空に望遠鏡を向けている。
■連星の周りに巨大惑星＝３２５光年先で発見―国際チーム
(時事通信社 - 12月09日 01:31)
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第2章 2020年に日本列島で目撃された火球、生物の誕生の謎に迫る実験
以下2020年8月22日（土）付けの未公開日記
��2020年に日本列島内で目撃された火球
2020年8月21日（金）の午後10時過ぎ、神奈川県南の太平洋上で、火球が目撃された。千葉県の方角へ落下していくと、次第に地球の大気圧によって、燃え尽きていく。最大光度は満月程の明るさになり、房総半島沖に飛来した小惑星の欠片が見つかる可能性がある。
詳細記事
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小惑星とは、主に火星と木星の間を周っている。軌道が不安定なゆえに、時に周回コースを誤り、地球の重力圏に入り、吸い込まれてしまう。実際地球に突入した小惑星のことを「隕石」といいう。
先月2020年7月2日午前2時32分にも、関東上空で火球が現れた。関東地方から東海地方の愛知県に設置された防犯カメラにも、しっかりと記録されていた。映像を見た専門家は、隕石が突入した場所は、千葉県習志野市周辺と特定した。専門家の分析通り、同日の昼間千葉県習志野市で一つ、2日後の4日に市内で二つの欠片が追加採取された。学会では、採取場所にちなみ「習志野隕石」と名々された。国内で53番目に確認された隕石となる。日本列島内で小惑星の欠片を採取したのは、2018年9月26日に愛知県小牧市周辺の民家で見つかった黒い欠片以来、2年振りの出来事である。
6月8日、東北大学と物質・材料研究機構の共同チームが、地球の生命誕生プロセスを裏付ける成果をあげた。誕生間もない原始地球大気の主成分を使った実験で、隕石（いんせき）の衝突により無機物からアミノ酸が生成し得ることを示したのである。論文は８日、英科学誌サイエンティフィック・リポーツに掲載された。
写真＝原始地球に隕石が衝突したイメージ図 掲載元下記のリンク 朝日新聞デジタル
地球上に存在するアミノ酸をめぐっては、太陽系内を漂う彗星または地球に衝突する小惑星、いわゆる隕石に由来するといわれてきた。
東北大の古川善博准教授らは、地球の生命の起源は他の天体から飛来したとする「パンスペルミア説」を間接的に確かめるため、模擬実験を行った。隕石の衝突時を再現できる物材機構が開発した衝突装置を利用した。始めに、当時の大気に豊富に存在していた窒素や二酸化炭素と水や鉱物などを混合した試料を作る。次に物財機構が開発した衝突装置に金属片を入れて、秒速１キロで発射する。大学の実験室内で、鉄を含んだ隕石が原始地球の海洋に衝突した様子が再現された。
写真＝実験に使った衝突器 掲載元下記のリンク 朝日新聞デジタル
衝突後の試料を分析すると、アミノ酸の一種であるごく微量のグリシンとアラニンが生成されていた。衝突のエネルギーで生じた水素が窒素や二酸化炭素と二次的、三次的な科学反応を経て、アミノ酸が生成されたと結論を下した。
詳細記事 朝日新聞デジタル https:/
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東北大学の古川教授は、既に昨年の段階で、生命誕生プロセスを解明する有力な手がかりを発見していた。2019年11月21日に、アメリカ航空宇宙局ＮＡＳＡと北海道大学と共に、地球に飛来した3つの隕石から独自開発した装置、塩酸と水を使い、糖の抽出に挑んだ。1969年にオーストラリアに落下したマーチソン隕石を含む、3つのうち2つからＤＮＡを構成するRNAの材料になる「リボース」や「キシロース」などの糖を見つけた。質量がわずかに異なる同位体の炭素を分析したところ、地球の生物や土壌の糖とは同位体の比率が異なり、宇宙でできた物質だと確認できた。
写真＝マーチソン隕石 2001年12月10日付け Astro Arts https:/
詳細 2019年11月21日付け ＡＸＩS WEB magazin magazinhttps:/
同位体とは、陽子と中性子の数を足した数値で表す。通常陽子と中性子の数は等しいものの、稀に異なる場合がある。陽子の数を表す原子番号6の炭素は、通常中性子を6つ含み、同位体比12である。自然界では炭素12の割合が98,9%、残り1,1%のうち、中性子1個くっついた炭素13が1%以上、稀に中性子二個くっついた炭素14が存在する。
RNAはDNAやたんぱく質と並び、生命を構成する材料だ。これまでRNAのもとになる塩基やたんぱく質を合成する22種類のアミノ酸は発見されていた。糖に関しては生命と関係の薄い種類だけが見つかっていた。今回の研究で、RNAの材料の全てが宇宙に存在すると判明した。
古川准教授は「生命が誕生する前の太古の地球に宇宙から糖が飛来し、原始的な生命の材料の一部になった可能性が出てきた」と話す。今後、どれぐらいの量の糖が宇宙から地球にもたらされたか、手がかりを残す隕石を地球上から採取する予定である。
形成頭初の地球は、メタンやアンモニアなど還元的な大気だと考えられていた。最新の理論に基づくと、高濃度の二酸化炭素と窒素が主成分となり、水は極少量しか含まれていないとされている。
生命誕生に迫ったのは、戦後約10年の1953年まで遡る。冷戦の時代に突入し、米ソの科学技術開発が進展する時代だった。当時から科学者の間で生命誕生のプロセスについて考案されていた。当時シカゴ大学に所属していたスタンリー・ミラーとハロルド・ユーリーは、有機物の生成実験を行った。二人の名称をとり、「ユーリー・ミラーの実験」という。
参考文献と掲載元写真 生命誕生 https:/
2人は実験において、下の図に示した簡単な装置を使った。水の入った下のフラスコが原始海洋、上の大きなフラスコが原始大気、火花放電は化学反応を起こさせるためのエネルギー源で、自然界での雷を想定している。このような状態で1週間後には、グルシン、アラニンなどのアミノ酸を含むいろいろな種類の有機物が合成されることを確認した。
ただちに、学会にて、原始地球において、雷や太陽放射によって有機物が自然発生したとする仮説を発表した。
必 彼らは実験にて、水素、メタン、アンモニアの混合気体を原始大気と見なし、放電、加熱、冷却を繰り返して１週間後、数種類のアミノ酸を含む有機物を検出した。
ユーリー・ミラーの実験からはや67年、いまだに生命誕生のプロセスを解明できていない。二人によって、生命の基本構成要素となるアミノ酸が簡単に生成されることが証明された。
2020年、生命誕生について興味深い研究成果が発表された。東京薬科大と宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）を中心とした研究チームが、微生物の生存能力を実証するため、国際宇宙ステーションを使用した。名づけて「たんぽぽ計画」という。実験対象となった微生物は、放射線耐性菌デイノコッカスである。2015年から2018年までの4年間で、地下深くに潜む細菌デイノコッカスが集まった塊五つを国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）の外側に運んだ。塊を形成した微生物は、太陽からの有害な紫外線を直接浴びた。
写真＝たんぽぽ計画の説明図 掲載元 Astro Arts 2020年9月1日付 https:/
宇宙ステーションの外側で、デイノコッカスの塊はそれぞれ２００万〜２３億個の菌が休眠状態で過ごしていた。地球に持ち帰って解析した結果、１０億個以上の塊では全体の数％が生存していることが明らかになった。生き延びたデイノコッカス菌は、大きな被害がなく、培養液の中で再び増殖した。極限環境下で微生物は、自己犠牲の精神により、互いに体をくっつけて、仲間を守ろうとする。塊の外側の個体は死滅したものの、中心付近にいる個体は、無事だった。紫外線によるＤＮＡの損傷が少なく、地球に帰還後、培養液の中で修復された可能性がある。
研究チームの山岸明彦・東京薬科大名誉教授によると、太陽からの紫外線が直接当たる環境で微生物の生存を確認したのは初めてだ。教授は「宇宙飛来の仮説があり得ることを示す証拠の一つが得られた」と手ごたえを口にした。
地球生命は一体どこから来たのか、少しずつ解き明かされている。
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