宇宙における生命の存在可能性に関する新たな研究によって、銀河系の外縁部でリンが意外な量で検出されたことが明らかになった。これは、生命が我々が考えていたよりも宇宙で一般的である可能性を示唆する極めて重要な成果である。
地球上の生命には、窒素、炭素、水素、酸素、リン、硫黄（NCHOPS）という六つの重要な元素が必要である。これらのほとんどは、一般的な低質量の星が寿命を迎える際に宇宙に吹き出されるため、比較的入手しやすい。しかし、リンはこれらの中でもかなり稀であり、宇宙における生命の限界因子と一般に考えられている。
「リンを作るには、何らかの激しいイベントが必要です。リンは超新星爆発で生成されると考えられており、そのためには少なくとも太陽の20倍の質量を持つ星が必要です。言い換えれば、もし生命が存在するなら、リンが生成される唯一の源である超新星の近くにいる必要がある、ということです」と、研究の筆頭著者であるLucy Ziurys氏は述べている。
しかし、新しい研究では、リンが「存在すべきでない」場所で検出され、リンを作る未知のメカニズムが存在する可能性が示唆されている。これにより、リンは我々が考えていたよりも豊富かもしれない事が示されたのだ。
研究チームは、アリゾナ州のラジオ天文台とスペインのIRAMで、WB89-621と名付けられた分子雲を観測した。そして、彼らはリン一酸化物とリン窒化物の典型的な兆候を検出した。
この雲は、銀河中心から約74,000光年離れた場所に位置しており、これまでリンが検出された最も遠い場所のほぼ2倍の距離である。銀河の外縁部では、リンを生成する大質量星が形成されるほどの物質が十分に存在しない。
では、リンはどのようにしてそこに到達したのであろうか？以前に提案されたメカニズムには、「銀河噴水」と呼ばれるものがあり、これはリンを銀河中心から汲み上げ、ディスク全体に噴出させるというものである。しかし、この説を支持する証拠はほとんど見つかっておらず、たとえそれらが存在したとしても、噴水が約3,000光年以上の範囲に達することは期待されていない。代わりに、チームは、低質量および中質量の星が炭素原子から中性子を剥ぎ取り、それをケイ素原子に加えることによってリンを生成する可能性を示唆している。
「これは理論的に推測されていたが、超新星に加えてリンの別の源が存在する可能性を説明することができるかもしれない。そして、今回、それを支持する良い証拠が得られたと思います」とZiurys氏は述べている。
他のチームは、リンが豊富な星の証拠を見つけており、これもまた寄与している可能性がある。この天体化学的な発見は、宇宙生命に対する大きな意味を持つ。リンの相対的な希少性が、宇宙における生命の一般的な存在に対する厳しい制限を課していると考えられていた。しかし、リンが我々の銀河全体で見つかるとすれば、有望な惑星を早計に排除していた可能性がある。
「我々が知る限りの生命にとって住みやすい惑星であるためには、NCHOPS元素すべてが必要であり、それらの存在が銀河のハビタブルゾーンを定義しています。リンの発見により、これらすべてが銀河の端に見つかったため、ハビタブルゾーンは銀河の外縁部まで拡大されたのです」と、Ziurys氏は述べている。
論文
参考文献
- The University of Arizona: The case of the missing phosphorus: Astronomers find life ingredient at galaxy’s edges
研究の要旨
リンは惑星形成や生物学において重要であるにもかかわらず、銀河系の内側12kpcでしか同定されていない。この元素の研究は、好ましくない原子遷移によって一部妨げられてきた。リンは大質量星の29Siと30Siの中性子捕獲によって生成され、II型超新星爆発によって星間物質に放出されると考えられている。しかし、銀河の化学進化のモデルは、観測された存在量と一致させるために、超新星爆発による生成量を恣意的に増やさなければならない。ここでは、POとPNのミリ波スペクトルから、外銀河における気相リンの検出を紹介する。これらの分子の回転線は、銀河中心から22.6kpcのところにある高密度の雲WB89-621で観測された。WB89-621におけるPOとPNの存在量は、太陽系付近の値に匹敵する。超新星は銀河系外縁部には存在しない。このことは、超新星物質がハローや銀河系外媒質を通して再分布される「銀河の泉」のような、別のリン源を示唆している。しかし、噴水に富む雲はこのような大きな距離には存在しない。マゼラン雲のような銀河系外の源は、金属に富んでいるとは考えにくい。その代わりに、外銀河に存在する低質量の漸近巨星分岐星の中性子捕獲過程によってリンが生成される可能性がある。漸近巨星分枝星は炭素21も生成し，外挿された金属度勾配を平坦化し，WB89-621における炭素含有分子の高濃度を説明する。
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