5^th Uchu Forum

The Making of The First Stars

Naoki Yoshida

IPMU

Abstract

宇宙第一世代星については，かつて間違いなく存在したは ずであると言う事以外は何も分かっていない。 第一世代星は最初の光を放ち，宇宙暗黒時代の終焉を告げ る。また進化の最後に超新星爆発をおこして重元素をばら まき，その後の原始銀河形成や宇宙再電離に大きな影響を 及ぼすと考えられる。直接観測により第一世代星の情報を 得ることは未だに困難であるが，最近では極超低金属星の 詳細な観測などから間接的な証拠を得ることができるよう になってきた。 さらに，第一世代星については理論と数値シミュレーション を組み合わせた研究が極めて有効である。最近の宇宙観測 からは，宇宙の構成要素や初期密度揺らぎの詳細が分かる ようになり，標準宇宙モデルが確立された。構造形成の大 枠が定まったと言える。また，第一世代星の形成に関わる 物理は重力，流体力学，化学反応や輻射輸送など多岐にわ たるものの，これらはいずれも既知の物理である。 極言するならば，第一世代星形成は現代物理学を結集すれ ば解けるはずの問題である。

我々は第一世代星形成の大規模宇宙論的シミュレーション を行った。標準宇宙モデルの予言する初期密度揺らぎから 計算をはじめ，上記の物理過程を直接的に取り入れて系を 進化させた。結果は次のようにまとめられる。宇宙年齢 数億年の頃，最初にできるのは質量が0.01太陽質量程度の原始星。原始星はすぐにまわりのガスを降着して100太陽 質量程度になる。ガスの降着が数百万年以上続く場合には，質量は1000太陽質量近くにもなり，星は最終的には崩壊して ブラックホールになる。セミナーではこれらの過程の詳細を 発表し，宇宙論的意義を議論する。