超新星爆発の過酷な環境でも有機分子は生き残る？ アルマ望遠鏡が超新星残骸で“星のゆりかご”を初発見

超新星残骸の内部で、生まれたばかりの星を包む「ホットコア」と呼ばれる構造が初めて発見された。新潟大学の下西隆准教授を筆頭とする研究チームが、アルマ望遠鏡（ALMA）による観測から得た成果で、論文は学術誌「The Astrophysical Journal」に掲載されている。“星のゆりかご”とも表現されるこのホットコアには、さまざまな有機分子が破壊されずに存在していることが明らかになった。

生命の材料となり得る有機分子が、これまで考えられていたよりもはるかに過酷な環境で生き残る可能性を示す成果である。 星は極低温の分子雲、特に高密度な分子雲コアで誕生する。そこでは塵を触媒として複雑な有機分子が氷として生成され、誕生した星の熱で氷がガス化した暖かいガスの塊が「ホットコア」と呼ばれる。

太陽や地球もこうした環境で形成されたと考えられているが、隕石などの放射性同位体の分析から、太陽系はかつて近くで起きた超新星爆発の影響を強く受けた環境で誕生した可能性が指摘されている。超新星爆発は衝撃波やX線、宇宙線を撒き散らす強力な現象であり、こうした過酷な環境下で有機分子が破壊されるのか、それとも新たな生成が促されるのかは、これまでよくわかっていなかった。 観測対象となったのは、さそり座の方向、約3600光年先の超新星残骸「RX J1713.7-3946」である。

中国の歴史文献をもとに約1600年前に爆発が観測されたとみられる天体で、太陽系近傍の分子雲に比べて10倍から100倍以上も強い宇宙線や、強力なX線やガンマ線の放射、秒速数千キロメートルに近い衝撃波にさらされている。アルマ望遠鏡の高解像度（約0.5秒角）な観測の結果、この残骸の中で2つのホットコアが確認された。そのうちの1つ（HC1）を詳細に分析すると、ギ酸メチルやジメチルエーテルといった複雑な有機分子のメタノールに対する相対的な存在比が、超新星爆発の影響を受けていない通常の星形成領域のホットコアと区別がつかないほど類似していた。

超新星爆発の直撃を受けている領域にありながら、有機分子が破壊されずに生き残っていることになる。 論文では、有機分子が過酷な環境に耐えられる理由として、爆発の影響を受けてからまだそれほど時間が経っておらず分子の破壊が進んでいない可能性や、衝撃波によって増幅された磁場が盾となり、ホットコア内部への宇宙線の侵入を防いでいる可能性が示されている。ただし、この状況が宇宙で普遍的なものかどうかはまだわからない。

爆発を起こした星との位置関係や、過酷な環境にさらされる期間の長さによっては、有機分子が破壊されたり別の分子に変化したりする可能性もある。研究チームは、電波望遠鏡による分子ガスの大規模観測や赤外線望遠鏡による観測が進むことで、超新星爆発の影響を受けた“星のゆりかご”の詳細がさらに明らかになることに期待を寄せている。

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