新モデルが示す：超大質量星はいかにして宇宙最古の球状星団を形成したか

国際的な研究者チームが、宇宙に存在する最も古い恒星構造体である球状星団の形成メカニズムを説明する、画期的な理論モデルを発表しました。このモデルは、それらの進化を超大質量星（Extremely Massive Stars、以下EMS）の存在と結びつけるものです。権威ある学術誌「Monthly Notices of the Royal Astronomical Society」に掲載されたこの研究は、初期宇宙の歴史に対する新たな視点を提供するものです。

この概念の根幹にあるのは、初期宇宙の激しく乱れたガス環境下では、太陽質量の千倍を超える恒星、推定で最大10,000太陽質量に達する星が形成された可能性があるという仮説です。これらの巨大な星々は、わずか100万〜200万年という極めて短い寿命にもかかわらず、その間に水素を燃焼させ、非常に強力な恒星風を放出しました。この恒星風は、高温燃焼の生成物を運び出し、周囲のガスと混ざり合うことで、独自の「汚染された」化学組成を持つ次世代の星々が誕生するための条件を整えたとされています。

この研究の主要な推進者には、バルセロナ大学宇宙論科学研究所（ICCUB）およびカタルーニャ宇宙研究所（IEEC）のマーク・ギーレス教授と、共著者であるダートマス大学のパオロ・パドアン氏が名を連ねています。パドアン教授は、この新しい概念がジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）によって得られているデータと高い整合性を示すと指摘し、初期の銀河形成においてEMSが決定的な役割を果たしたことを示唆しています。

球状星団は、数十万から数百万の恒星が密集した集団であり、その年齢は100億年を超え、宇宙の最も古い「アーカイブ」として機能しています。長らく、これらの星団が示す異常な化学組成、具体的には窒素、ヘリウム、酸素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウムといった元素のレベルが高いことが謎とされてきました。新しいモデルは、この謎に対する洗練された説明を提供します。すなわち、これらの化学的な「痕跡」は、EMSが超新星爆発を起こしてガスの組成を変化させる前に、その生命活動の産物として残されたものだというのです。

研究者たちはまた、これらの巨大な星の崩壊が、中間質量ブラックホールの形成につながった可能性が高いと推測しています。これらのブラックホールは、将来的に重力波を通じて検出されるかもしれません。このように、本研究は、星形成の物理学、星団の進化、そして初期の化学的濃縮を統合する包括的な全体像を構築しています。JWSTによる最近の観測では、初期銀河における窒素の含有量の増加が確認されており、これはモデルによれば、EMSの影響下で形成された星団がその銀河内で優勢であったことの直接的な結果であると解釈されています。