赤外線で見る宇宙の始め京都大学　理学部　　舞原　俊憲

赤外線で見る宇宙の始め京都大学　理学部　　舞原　俊憲赤外線で見る宇宙の始め京都大学　理学部　　舞原　俊憲　　まだよく分かっていない宇宙の謎とは　　　　　　なにか？キーワードはブラックホール？銀河 NGC4697 の中心部の画像（ブラックホールの存在を示唆）

まだよく分かっていない宇宙の謎とは 　　　　　　　　　　　　どんなこと？　＊宇宙の重さを担っている物質は、普通の物質ではない。それを、「ダークマター」と呼んでいるようだが、一体何ものなのか？　＊宇宙はどのようなきっかけで膨張を始めたのか。これから宇宙の膨張はどうなっていくのか？　＊宇宙の始め頃に、一体なぜ、どのようにして、星や銀河や巨大ブラックホールが生まれ、宇宙に存在するようになったのか？　＊最近、宇宙の膨張が加速していることがわかった。その原因は、ダークエネルギーと言われている。一体何者で、なぜ加速するのか？

　赤外線とは何か 可視光に比べて「波長の長い」光の一種　特徴　＊宇宙空間に存在しているチリのような微粒子による吸収が小さい。　＊温度が低い天体を調べることができる。　＊宇宙の初めの頃に放射された光が、赤方偏移という効果のために、赤外線の波長になっても、観測ができる。

赤外線の効果 　　　　　　　　　その１

約４秒角

　赤方偏移とは 宇宙は膨張しているので、遠方の天体ほど、早い速度で遠ざかる。　「光のドプラー効果」のため、放射された時の波長より、長くなって地球に到達する。　右図のように、宇宙膨張に引きずられて、波形が引き伸ばされると、解釈ですることもできる。

現在の銀河宇宙 第１世代の星形成クェーサーの形成晴れた宇宙ビッグバン宇宙初期の元素合成銀不規則小銀河／巨大ブラックホールの形成

宇宙は何歳か？ 宇宙が出来たのは、約１３０億年前。しかも、物質というものが何もない状態「無」から生まれた。（莫大な「エネルギー」が「小さなかたまり」になっていた）こうしてできた宇宙から、まず「水素ガス」と「ヘリウムガス」だけの宇宙ができる。その後、星が生まれて、酸素や炭素、鉄、亜鉛などを作って生命体のもとができる。鉄よりも重いものは、超新星の爆発の際に宇宙空間に放出され、やがて惑星になる。

宇宙の誕生から太陽と地球の誕生まで 「火の玉宇宙」が出発点＊宇宙は、物質も存在しない、「エネルギーのかたまり」だった。＊その後、膨張して行くときに、「物質」が生まれた。（約１３０億年前）＊はじめは「物質」と言っても、水素とヘリウムだけだった。（最初の３分間） ↓↓↓ ＊中性のガスで満たされた晴れた宇宙（宇宙が出来て、３０万年たった頃） ↓↓↓ 「星と銀河の宇宙」が出来始める。＊初代の星が出来る。（数億年たった頃？？）＊星ができるようになって、星の中で炭素や酸素や鉄が作られて、現在の太陽や地球ができた。（４６億年前）＊知的生物の文明発祥（数万～数十万年前）⇒高度科学技術（数十年前）

第一世代の星の誕生？ 星は水素とヘリウムだけの宇宙のなかで誕生。　　いつできたか？　　どのようにして生まれたのか？　　どんな星なのか？　　これらはまだ何も分かっていない。（大型望遠鏡、赤外線観測装置が必要）水素とヘリウムが集まって星になり、星の中心部分で、元素が製造される。それは直ぐに超新星になって、宇宙のガスに色々な元素が混じるようになった。

赤方偏移　“１０” の時代はもうすぐ 有力候補　　ガンマ線バースト天体　　　　　　　　ハイパー超新星　　　　　　　　初代のクェーサー　　　　　　　　初代の種族ＩＩＩの星の星団　　　　　　　　？？

宇宙の年表 宇宙の誕生 (水素とヘリウムだけ）初代の星の誕生　　　　　　（大きな重たい星なのですぐ爆発）　　　　　　（炭素や酸素が宇宙のガスに含まれるようになる）　２代目の星の誕生　　　　　　　　　　　　　　（最初の銀河ができる）　　　　　　　　　　　（炭素から鉄以上の重い元素が増えていく）３代目か４代目に、太陽型の星の誕生　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（惑星を伴った恒星）　　　　　　　　　　　　　　　　　（生命体に必要な元素が増えている）　現在の宇宙・太陽系　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（地球は生物進化のトップランナーかも）

人間は星の子 宇宙の始めの頃には、生命体をつくる元素が無かった。炭素、酸素、カルシウム、鉄などは後からできてくる。宇宙も星も生命も、実は始めは存在していなかったのに、後から、だんだんとできてきたもの。生命体を作る主な元素：炭素、窒素、酸素、カルシュウムのほか、鉄、亜鉛や銅・コバルトなどの重元素の役割が重要　　　　　　ーー＞　新陳代謝（触媒作用）

そして現在から未来 宇宙の大きな枠組みが分かってきているが、でも、　　まだ、最初に言ったように、どうしてもわからない未解明　　のことが沢山ある。そこで、　大型望遠鏡の時代（光、赤外線、電波など）　宇宙望遠鏡の時代（赤外線、Ｘ線、ガンマ線など）　　特に、「光で見えるもの」だけではないものの観測が重要。

我々もすばる望遠鏡を使って、宇宙の始まりの頃の出来事を探索する観測に着手しています。我々もすばる望遠鏡を使って、宇宙の始まりの頃の出来事を探索する観測に着手しています。すばるディープフィールドの観測

すばる望遠鏡とすばるディープフィールド

宇宙の始めの頃の電波銀河はクェーサーか？ 赤方偏移（ｚ）が、２．４の電波銀河の赤外線画像　（Ｂ３　０７３１＋４３８）＊上下方向には、「電離ガス」が円錐状に分布。＊電波ジェットの方向と一致。＊中心に点状の天体（クェーサーの「たまご」）　⇒　クェーサーとしての活動を開始したところ。

もっとも遠くの銀河を発見（２００１年４月）もっとも遠くの銀河を発見（２００１年４月）（すばる望遠鏡の赤外線観測と、ケック望遠鏡の分光器が協力して）（ハワイ大学のチームと日本のチームの協力で）＊　赤方偏移の値（ｚ）は、６．５６　　これはその時点でレコードホルダ。＊　ケック望遠鏡の分光観測で、赤方偏移を測定。＊　すばる望遠鏡で、星の生成率（１年間に約太陽４０個分程度）を推定。＊　宇宙が出来てから、約７．８億年程度（／１３０億年）となる。（実は、この銀河は、銀河団の背後にあって、重力レンズの効果で、増光しているために、詳しく観測できた。）

天文学は「ルーツ」の探求 ＠宇宙のルーツ（銀河や星）、　　＠物質のルーツ（素粒子）、　　　　＠元素のルーツ（炭素や酸素や鉄）、　　　　　　＠生命のルーツ（有機物、アミノ酸、ＤＮＡなど）　

現代は天文学の黄金時代 これまでの天文学の発見の歴史のなかで、現代という時代は、最大の発見の時代　　残された発見がまだ沢山ある　　例えば、宇宙は、どのようにして始まったのか？　　　　　　　　なぜ膨張し、しかも加速していくのか？　　　　　　　　今後、どうなっていくのか？　　　　　　　　本当に見えない物質、ダークマターは存在している？　　　　　　　　よその星にも地球のような惑星はあるか？　　　　　　　　よその星にも生命が存在するのか？　　　　　　　　それらにも文明は発達しているのか？　

お　し　ま　い

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