アルマ望遠鏡、科学評価観測で若い2連星の周囲に糖類分子を発見

国立天文台は8月29日、デンマークのニールス・ボーア研究所のジェス・ジョーゲンセン氏らの研究チームが、アルマ望遠鏡を使った観測により、若い恒星の周囲に糖類分子を発見したと発表した。研究の詳細な内容は、「Astrophysical Journal Letters」に掲載される予定だ。

研究グループが見つけたのは「グリコールアルデヒド(C₂H₄O₂)」という物質で、糖類の中では最も単純な構造をしている。グリコールアルデヒドが見つかったのは、へびつかい座ロー星領域、地球から400光年の距離にある「IRAS16293-2422」という名称の、太陽と同程度の質量の恒星2つからなる連星系だ。

グリコールアルデヒドそのものはこれまでにも宇宙で発見されていたが、これから惑星が作られていくような若い星の周りで見つかったのは今回がはじめてのことだ。

グリコールアルデヒドが見つかった場所は、中心の星からの距離が太陽系では天王星の軌道(28億7000万km)ほどの距離のところ。そこはまさに惑星がこれから作られていく場所であり、そのような場所に生命の構成要素となるような物質が発見されたことは大きな意味を持つといえる。

画像1は、NASAの赤外線観測衛星「WISE」が撮影した、へびつかい座ロー星領域だ。IRAS16293-2422は画像中に示した四角の中央に位置する赤い天体である。また、円の中に描かれているのは、グリコールアルデヒド分子のイメージイラスト。このイラストでは、炭素原子が灰色、酸素原子が赤、水素原子が白で表現されている。

また画像1はWISEが赤外線で撮影したものだが、恒星が放つ波長3.4μmと4.6μmの赤外線を青色と青緑色に、塵が放つ波長12μmと22μmの赤外線を緑色と赤色に割り当て、疑似カラーとしたものだ。

研究グループのリーダーであるジョーゲンセン氏は、「生まれたばかりの星の周りでは、ガスや塵が環を作って回っている。その中に、私たちは単純な糖類であるグリコールアルデヒドを見つけた。この物質は、私たちが普段コーヒーに入れている砂糖とそれほど違わないものだ」と、語っている。また、この分子が、生命の起源に密接に関わるRNAの構成要素の1つでもあることも強調した。

今回の発見は、アルマ望遠鏡の高い感度が存分に活かされた形だ。これまで観測の難しかった波長の短い電波を、しかもアルマ望遠鏡の一部のアンテナだけを使った科学評価観測の段階で検出できたことから、アルマ望遠鏡のフル稼働時の性能が期待される。

また研究グループのメンバーの1人で、デンマーク・オーフス大学のセシル・ファブレ氏は、今回の発見でさらに驚いたこととして、「発見したグリコールアルデヒドが連星系を構成する1つの星に向かって落下している様子をとらえたこと」とした。これは何を示すのかというと、単に惑星が作られる場所に糖類分子が見つかったということだけでなく、その糖類分子が惑星に降り積もっていく可能性が十分にあるということである。

星や惑星の材料となるガスや塵の雲は絶対温度約10度(-263℃程度)の低温であり、多くのガス分子は塵の表面に氷となって付着する。宇宙空間は希薄なため、分子同士が宇宙を漂っているときに出会って化学反応を起こすことは極めてまれだが、塵の表面にはさまざまな分子が集まってくるため、多様な化学反応が起こって複雑な分子が作られるのだ。

このような塵やガスを大量に含む低温の雲の中心で星が生まれると、その星が発する光によって雲の温度が上がり、塵の表面で作られたいろいろな分子が蒸発する。こうして雲の中を漂うようになった分子からは電波が放出されており、アルマ望遠鏡のような高い感度を持つ望遠鏡を使えばこの電波をとらえることができるというわけだ。

IRAS16293-2422は、生まれたばかりの星としては比較的地球に近い位置にあるため、これまでも多くの天文学者によってこの星の周りにある分子ガスやそこでの化学反応が研究されてきた。高い性能を持つアルマ望遠鏡を使えば、このような星の周りで惑星が作られているところを、これまでにない高い精度で観測をすることができるという。

ジョーゲンセン氏は、残る大きな疑問として、星の周囲を回るガスが惑星に取り込まれてしまうまでに、どれくらい複雑な分子が作られるのか、ということを挙げる。このことは地球以外の惑星でどのように生命が作られるか、ということを考える際のヒントになるだろうという。また、この謎に迫る上でアルマ望遠鏡での観測は欠かせないものになるだろうと、同望遠鏡に大きな期待を寄せている。