「今の場所で生まれたのではなかった」太陽系の出発点は…

天の川銀河は中心に星が長い棒のように並んでおり、その両端に巨大な渦腕構造が巻きついている棒渦巻銀河だ。銀河全体の直径は10万光年、棒の長さは3万光年だ。太陽系は小さなオリオン腕の内側、銀河中心から2万6,000光年離れた場所に位置している。

46億年前、太陽系が誕生した場所も今の位置だったのか。「国立天文台（NAOJ）」と「東京都立大学」が中心となった国際研究チームが、「欧州宇宙機関（ESA）」のガイア宇宙望遠鏡の観測データを分析した結果、太陽系は銀河中心部近くで形成された後、約1万光年移動して現在の位置にあると推定されると、国際学術誌「アストロノミー・アンド・アストロフィジックス（Astronomy & Astrophysics）」に論文2編を発表した。銀河を都市に例えるなら、太陽は賑やかな都心を離れ、静かな郊外に引っ越した移民ということになる。

実際、科学者たちは1990年代以降、太陽が私たちの銀河中心により近い場所で誕生し、現在の位置に移動したと疑ってきた。この推測には大きく2つの根拠がある。まず、太陽の金属量（メタリシティ）だ。銀河中心に近いほど金属量が高く、外側に行くほど低くなる傾向があるが、太陽の金属量は現在ある位置の平均的な星たちよりも高い。もう一つの可能性は、銀河中心を回る渦腕の重力波が、太陽を徐々に外側に押し出す役割を果たしていたかもしれないという点だ。

しかし、このような推測は銀河中心部の棒構造が作る公転バリアに阻まれ、これ以上の進展を見せていなかった。棒構造を成す星たちは固い棒のように全体で回転しており、これが物質移動を妨げるバリアの役割を果たすためだ。バリアより内側にあるガスは棒の重力に捕らえられ中心に吸い込まれ、バリアの外にある物質は重力に押し出され銀河外側に弾き出される。したがって、太陽系がこのバリア内部で形成されたのであれば、外側に移動して現在の位置にある確率は非常に低いと考えられてきた。

銀河棒形成期に弾き出された可能性

研究チームはこの問題を解決するために、1,000光年以内の距離で太陽と温度、表面重力、成分が非常に似ている星6,594個を選び分析を進めた。その後、恒星進化モデルを用いてこれらの星たちの年齢を計算した。その結果、太陽と似た時期の40億〜60億年前に誕生した1,551個の星が、太陽系近くに分布している事実を発見した。研究チームはこれらの星の年齢や金属量が太陽と非常に似ていることから、彼らが太陽と共に銀河中心部近くから現在の位置に移動してきたと推定した。

太陽を含むこの星たちは、銀河棒バリアをどうやって突破したのか。研究チームは当時、棒バリアが完全に形成されていなかったためだと推測した。銀河棒は完成した後には物質移動を妨げるバリアの役割を果たすが、形成段階では話が変わる。棒が周囲のガス雲を強くかき混ぜる（重力擾乱）ことで星生成を促進し、生成された星は棒の近くを通る際に重力の影響を受けて元の位置を離れ、内側に引き込まれたり外側に弾き出されたりすることができる。太陽はこのシナリオにおいて、外側に弾き出されたケースに該当するというわけだ。

銀河大移住、地球生命誕生に決定的役割

研究チームはこれまで、銀河の棒構造は80億年以上前に生じたと考えていたが、今回のシナリオによれば棒構造は60億〜70億年前に形成され、太陽と似た星たちは40億〜60億年前に銀河中心部近くで誕生し、現在の位置へ迅速に移動した可能性が高いことが明らかになった。シミュレーションの結果、太陽は銀河中心から1万6,000〜2万光年離れた高密度領域で誕生し、現在の位置まで9,000〜1万光年の距離を移動したと示された。

興味深いのは、星たちの大移住が地球生命誕生にも決定的な役割を果たした可能性があるという点だ。銀河中心部近くは超新星爆発のような激しい現象が頻繁に起こり、放射線が強力で生命体が生存するには不適切な環境だ。星の密度が高く、公転軌道が不安定になるリスクも大きい。研究チームは、「太陽がもう少し静かな外側地域に移動したおかげで、地球が数十億年の間、安定した軌道と温和な環境を維持できたのだろう」と述べた。太陽系に生命体が生存するのに適した環境が形成されたのは偶然ではなく、銀河の棒構造形成に伴う大移動の結果であるということだ。