「呼吸可能な酸素分子」が地球から5億光年離れた場所で発見される、銀河系外で見つかるのは史上初

by ESO/M. Kornmesser

酸素はヘリウムや水素に次いで宇宙で3番目に多い元素ですが、その多くは水素と結び付いた水の分子などとして存在しています。そのため、人が呼吸しているような「酸素分子」はこれまで太陽系が存在する天の川銀河の外では発見されてきませんでした。そんな酸素分子の存在が、5億光年以上離れた銀河で初めて確認されました。

Molecular Oxygen in the Nearest QSO Mrk 231 - IOPscience
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab612d

The first molecular oxygen has been spotted beyond the Milky Way | Science News
https://www.sciencenews.org/article/molecular-oxygen-spotted-beyond-milky-way-first-time

Scientists Found Breathable Oxygen in Another Galaxy for the First Time - VICE
https://www.vice.com/en_us/article/wxezvm/scientists-found-breathable-oxygen-in-another-galaxy-for-the-first-time

Astronomers Have Detected Molecular Oxygen in Another Galaxy For The First Time
https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-molecular-oxygen-has-been-found-in-another-galaxy

For the First Time, Molecular Oxygen Was Spotted Outside the Milky Way
https://interestingengineering.com/for-the-first-time-molecular-oxygen-was-spotted-outside-the-milky-way

分子の状態で存在する酸素はこれまで、天の川銀河に位置するへびつかい座ロー星雲や、オリオン座星雲などで発見されてきました。例えばオリオン座星雲では、誕生から間もない非常に高温な星の働きにより水分子が分解され、水素分子や酸素分子が発生していると推測されています。しかし、「星のゆりかご」とも呼ばれるオリオン座星雲でさえ、水素分子と酸素分子の割合は100万対1と、酸素分子は非常に希少な存在です。

そんな中、「史上初の銀河系外酸素分子の検出」に成功したのは、上海天文台の天文学者Junzhi Wang氏らの研究チームです。研究チームはスペインのシエラ・ネバダ天文台に設置されているIRAM30m望遠鏡や、フランスのミリ波電波天文学研究所が運営する北拡張ミリ波アレイ(NOEMA)を用いて、「Markarian 231」という銀河に、オリオン座星雲の100倍以上の濃度で酸素分子が存在することを突き止めました。

Markarian 231は1969年に発見されたセイファート銀河の一種で、地球からは5億6100万光年離れた場所にあります。ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天体物理学者ゲイリー・メルニック氏は、「分子状態の酸素がこれほど豊富に存在するというのは、既知の方法では説明できません」と述べています。

ただし、ある程度の予測は立てられています。2015年の研究では、Markarian 231の中心には質量が太陽の1億5000万倍もあるブラックホールと、太陽の400万倍の質量のブラックホールから成るブラックホール連星が存在する可能性が高いことが判明しており、そこからは1年に太陽700個分に相当する質量のガスが高速で噴き出していると推測されています。このガスが、銀河の中にある水の分子を分解して、酸素分子を作り出している可能性があるとのこと。

また、酸素分子が十分な放射線を放出すると、星間ガスが冷却されて凝縮されるため、酸素分子は付近の銀河の形成を促進させる働きもあると見られています。研究チームは「酸素分子は、活動銀河の影響を受ける宇宙の領域において重要な『冷却剤』の役割を果たしていると思われます。しかし、銀河の中心から数パーセクも離れた場所に分子状酸素が豊富に存在していることを説明するには、新たな天体化学モデルが必要になるでしょう」と述べました。

研究チームは今後さらなる観測を行って、酸素分子が存在している他の領域を特定していく考えだとのこと。これにより、活動銀河から分子が放出される過程や、銀河や星々が形成される過程などについての理解が深まることが期待されます。