中国のFAST望遠鏡、星形成減速の謎を書き換える

何十年もの間、天文学者たちは宇宙が静かになっていくのを見てきた。かつて銀河は冷たいガスを新たな星に変える激しい活動を行っていたが、その活動は数十億年かけて急激に減少してきた。有力な説明は単純だった。銀河は燃料を使い果たしつつあるというものだ。星の原材料である冷たい水素ガスは着実に消費され、十分な速さで補充されることはないと考えられていた。

新たな国際研究は、その物語が不完全であることを示唆している。中国の国立天文台、上海天文台、上海交通大学が参加する国際チームは、世界で最も強力な2つの装置を組み合わせ、星形成を支える冷たいガスである中性水素が、過去45億年の間に実際どれほど存在していたかを測定した。

その装置とは、貴州省にある口径500メートル球面電波望遠鏡FASTと、アリゾナにある暗黒エネルギー分光装置DESIである。FASTは世界最大の単一鏡電波望遠鏡であり、その感度は微弱な水素信号の検出に非常に優れている。一方DESIは、膨大な空間にわたる数百万の銀河をマッピングする。両者を組み合わせることで、同じ宇宙時間スケールで星形成率とガス供給量を比較する方法が得られる。

学術誌「Nature Astronomy」に発表された結果は、両者が歩調を合わせていないというものだ。星形成は劇的に弱まったが、中性水素の貯蔵量は同じ割合で枯渇してはいない。言い換えれば、銀河には依然として星の原材料が豊富に含まれている。失われつつあるのは、それを処理する能力のようだ。

この発見は、関心を供給からプロセスへと移す。ガスは星として点火する前に、冷えて集まり、重力で収縮しなければならず、その各段階が妨げられる可能性がある。爆発する星による流出、超大質量ブラックホールからの加熱、あるいは成熟した銀河の単純な乱流が、ガスを効率的に収縮できないほど高温または希薄にする可能性がある。銀河はガスが豊富でも、ほとんど不毛であり得る。

この再解釈が重要なのは、銀河進化の中心的な疑問の一つに触れるからだ。なぜ宇宙の星形成時代は数十億年前にピークを迎え、それ以来減速し続けているのか。燃料の枯渇が主な原因でないなら、銀河がどのように成長し、老い、やがて静かになるかというモデルは修正が必要になる。

中国の天文学界にとって、この研究は国際協力の節目でもある。FASTは中国で提案され建設されたが、その最も価値ある科学は、他国の装置と組み合わせることでますます生まれている。電波観測は光学探査では見えない冷たいガスを追跡でき、大規模分光探査は単一の望遠鏡では集められない統計的サンプルを提供する。

空を見守るすべての人にとって、より広い教訓もある。宇宙の歴史は、最後の薪を燃やす火のような単純な枯渇の物語ではない。棚にまだ材料があるのに料理人を失った台所のようなものだ。なぜそうなのか、そして減速がどの銀河でも可逆なのかを理解することは、天文学者を何年も忙しくさせ、このようなチームに同じ空の領域へアンテナと分光器を向け続けさせるだろう。