宇宙では新たな恒星が形成されにくくなっている理由とは？　中国天眼が新たな発見

9月25日に撮影された「中国天眼」の全景（メンテナンス期間中にドローンで撮影）。 撮影・欧東衢

中国科学院国家天文台、上海天文台、上海交通大学などからなる国際共同研究チームはこのほど、中国天眼（FAST）と国際ダークエネルギー分光装置（DESI）を利用し、45億年前から現在に至る宇宙の中性水素の進化を高精度で測定した。この研究は、宇宙で恒星の形成が徐々に止まりつつある理由を解明する新たな重要な手掛かりを提供している。関連成果はこのほど、国際学術誌「ネイチャー・アストロノミー」に掲載された。人民網が伝えた。

なぜ宇宙では新たな恒星が形成されにくくなっているのか。これは銀河の形成と進化の研究分野で長年注目されてきた中核的な問題だ。これまで直感的で広く受け入れられてきた説明の一つは、宇宙の進化に伴い、恒星を生み出す冷たいガス、例えば中性水素が絶えず消費され、最終的に恒星形成活動が衰退したというものだ。この見方が正しければ、恒星形成率の低下は、冷たいガスの蓄積量の同時減少を必然的に伴うはずだ。

しかし、これまでの観測は長期にわたり、中・低赤方偏移の宇宙における中性水素の総量が時間とともにどのように変化してきたのかについて、信頼できる直接的な観測証拠が不足していた。

今回の研究では、FASTの高感度な電波観測とDESIによる大規模な分光サーベイを深く融合し、全天の約3分の1をカバーする約250万個の銀河を分析した。これにより、これまでにない統計精度と大規模なサンプルをもとに、宇宙における中性水素の進化の軌跡を正確に追跡した。

精密な測定結果によると、45億年前の宇宙における恒星形成率は現在の約2.5倍だった一方、同時期の中性原子水素の密度は現在の約1.4倍にとどまっていた。

つまり、恒星形成活動が大幅に低下する一方で、宇宙における中性水素の蓄積量は同時に枯渇していたわけではない。この進化速度における著しい乖離は、「中性水素が急速に枯渇したことで恒星形成が衰退した」という単純な物理モデルを直接否定することとなった。

研究は、宇宙の後期に実際に大きく変化したのは、ガスが中性原子水素から分子水素へ、さらに恒星へと変換される過程である可能性を示している。宇宙網からのガス供給が弱まり、ガス密度が低下するにつれて、中性水素から分子水素へ変換される効率も低下する結果、中性水素の蓄積量は比較的安定して維持される一方、実際に恒星を直接生み出すことのできる分子ガスは徐々に減少していると考えられる。

この研究は、中国科学院国家天文台の姜鵬研究員のチーム、上海天文台の郭宏研究員のチーム、上海交通大学の楊小虎教授および景益鵬院士のチームが、DESI国際チームと共同で実施したものだ。（編集YF）

「人民網日本語版」2026年9月7日