宇宙最古の星の（不名誉な）探索

天文学において最も困難な調査の 1 つは、宇宙で形成された最初の星です。 Population III と名付けられたこれらは、 ビッグバン後の 1 億年以内に形成された可能性のある星のまだ仮説的な概念です。

より重い元素はまだ存在していなかったので、一貫性を保つために、それらは水素とヘリウムだけで構成されている必要があります。

ビッグバン後 1 億 5,000 万年から 10 億年の間のある時点で、宇宙はこの中性状態からイオン化状態に進化し、このとき古代の水素原子は電子を失い始めました。これは、形成中の最初の星や銀河から放出された放射線の結果として起こりました。

何十億年も死んでいる星を見るにはどうすればよいでしょうか?

この根本的な変化の文脈において、人口IIIの星は「私たちの銀河の星が形成される条件と元素の豊富さを作り出した」とUCLAの天文学者ウィリアム・レイク氏はポピュラー・サイエンスに語った。大気中に余分な元素がなかったこれらの天体は、今日の星よりも重く、より熱くて明るかったが、寿命は短かった。それが、私たちが彼らに会えない理由です。彼らはずっと前に亡くなったのです。

良いニュースは、 言い換えれば、120億光年離れた星が、120億年前と同じように今日も現れているということです。しかし、この観察は非常に困難であるため、今日に至るまでポップIII「クラス」の誰も見ることができませんでした。

これは、遠い宇宙のすべてが非常に赤いためであり、そこで赤外線での観察に特化した望遠鏡であるジェームス ウェッブ (JWST) が登場します。ただし、JWST は宇宙の始まりに戻ることはできませんが、再電離の時期に近づくことはできません。しかし、問題は、私たちの視点から見ると非常に小さくて暗い人口IIIの星が、 「通常の」星の後ろに隠れ始めたことです。

重力レンズを通して宇宙を観察する

これらすべての障害があるため、私たちが人口IIIの星を観察できる可能性はまだ低いですが、JWSTでは、 天文学者は重力レンズ、つまり巨大な天体の周りで光が曲がる宇宙の場所の助けを期待しています。

しかし、地上の望遠鏡とは異なり、ここでは運に頼る必要があり、これらの巨大な物体が重力によって古代の星を拡大するような方法で整列します。

UCLA の天文学者サヒル・ヘグデにとって、今日の大勢のスター集団の中からポップ III の同時代人を探すことは、街の明かりの中で天体現象を観察しようとするようなものです。可能性の 1 つは、「ポップ III によってシードされた連星ブラック ホールから重力波の背景を探す」ことですが、これはアインシュタイン重力波観測所が開設される 2030 年以降にのみ可能になります。