中国国家天文台や日本の国立天文台などの国際研究チームは、宇宙で最初に生まれた星々（初代星、ファーストスター）の中に、太陽の140倍以上の質量をもつ巨大質量星が存在していたことを示す明確な痕跡を、天の川銀河に存在する高年齢の星で発見しました。
宇宙が誕生してしばらくの間は、宇宙には水素やヘリウムなど軽い元素のガスしかありませんでした。やがて水素とヘリウムからなるガス雲から初代星が誕生します。超新星爆発によってばらまかれた初代星の残骸は、第2世代の星の材料になります。星は材料を引き継ぎながら輪廻転生を繰り返していきます。
恒星の中心核での核融合反応などにより重元素（天文学ではヘリウムより重い元素を「金属」と呼びます）が作られるため、星々の輪廻転生の中で、世代が後になるほど星の金属量が多くなっていきます。
太陽の140倍以上の質量の星が起こす超新星爆発の痕跡を探索
初代星には、最近の宇宙では考えられないほど巨大な質量の星が含まれていた可能性が理論的に示されています。太陽の140倍以上の質量の星は「電子対生成型超新星」という爆発エネルギーの大きな超新星爆発を引き起こすと考えられています。巨大質量星が起こす電子対生成型超新星は、通常の大質量星が起こす重力崩壊型とは大きく異なる元素を宇宙にばらまきます。
天の川銀河の中には古い高年齢の星も多く存在しています。それらの星の中には、初代星がばらまいた元素を含んだガス雲から生まれた第2世代の低金属星もありそうです。そのような星の組成を測定できれば、初代星の電子対生成型超新星の痕跡が見分けられると考えられていました。
研究チームは、中国の分光探査望遠鏡LAMOSTを使い天の川銀河にある低金属星を多数見つけ出し、すばる望遠鏡を使ってそれらの星の詳細な元素組成を測定する研究を続けてきました。そして、低金属星の一つ「LAMOST J101051.9+235850.2」が、電子対生成型超新星が作り出す特徴的な元素組成を示すことを発見しました。
今回の発見は、これまで発見された中で電子対生成型超新星の最も明確な痕跡ということができ、初期の宇宙に太陽の140倍以上の質量をもつ星が形成されたとする理論を強く支持する結果だとのことです。
では、初代星のうち巨大質量星の割合はどのくらいだったのでしょうか。その解明には、第2世代の星をさらに多く観測し、元素組成を測定する必要があります。研究チームは今後も、観測例を増やしていくことを計画しているとのことです。
（参照）すばる望遠鏡
