京都大学の細川隆史研究員 (現 日本学術振興会海外特別研究員)、大向一行准教授、東京大学の吉田直紀准教授、NASAジェット推進研究所のハロルド・ヨーク博士の4人による研究チームは宇宙最初の星：ファーストスター（初代星）が生まれて成長していく過程のコンピュータシミュレーションを初めて行い、最終的に太陽のおよそ40倍の重さの星ができることを示しました。
研究成果は米科学誌Science誌において特にインパクトの高いものと推薦され、日本時間11月11日に
Science電子速報版に掲載されます。
現在、初代星はビッグバンから数億年後に誕生し、その最初の姿は太陽の1/100程度の星の赤ちゃん-原始星-であったことが広く受け入れられています。しかし、これは実は星形成のほんの始まりにすぎません。この後、原始星はまわりのガスを重力によりどんどん集めて、星は大きくなっていきます。
今回私たちはこの星の赤ちゃんが成長して、核融合反応によるエネルギーによって自ら光る一人前の星ができるまでの約10万年にわたる進化を初めてコンピュータ中に再現しました。私たちの目にした初代星成長の様子はとてもダイナミックで驚きにあふれたものでした。原始星が太陽の20倍程度の重さになると、星の出す光、つまり明るさは実に太陽の10万倍にも達します。この宇宙最初の星からの光は星周辺のガスを温め、ガスが星に降り積もるのを妨げようとします。最後にはガスは外側に流れるようになり、星の成長は完全に止まります、そして太陽の40倍の重さの星が残りました。
これまで長い間初代星は太陽の数百倍という現在の宇宙にはほとんど見られないような巨大な星と思われてきたのですが、今回の研究で発見された、いわば成長の自己抑制機構によってそのようなモンスター星にはならないことが分かったのです。
これは未だ私たちの観測の及ばないはるか太古の宇宙での出来事ですが、実は私たちの手の届くところにも初代星の痕跡があります。銀河に存在する最も古い星々をくわしく観測すると、初代星が死を迎え超新星爆発を起こしたときにまき散らされる様々な元素の存在量を知ることができます。最新の観測は宇宙最初の星は太陽の数十倍であったことを示唆していて、宇宙最初の星がモンスター星であったとのこれまでの理論的予想との食い違いが謎とされていました。私たちのシミュレーションにより観測結果と一致する初代星形成の描像を初めて得ることができました。初代星形成の理論を大きく前進させ、将来の宇宙望遠鏡や地上大型望遠鏡を用いた観測計画に重要な示唆を与える成果です
発表雑誌： Sciecnce 電子速報版（Science Express）
論文タイトル：Protostellar Feedback Halts the Growth of the First Stars in the Universe
（和文：原始星フィードバックは宇宙初代星の成長を抑制する）
著者： 細川隆史(京都大学・NASAジェット推進研究所 日本学術振興会海外特別研究員)
大向一行（京都大学大学院理学研究科准教授）
吉田直紀（東京大学IPMU准教授）
ハロルド・ヨーク (NASA ジェット推進研究所)
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図１: 星周囲のガス構造 |
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図２: 原始星誕生から３万年後の星周囲ガスの詳細構造 |
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参考画像ホームページ
http://www-tap.scphys.kyoto-u.ac.jp/~hosokawa/firststars.html
研究内容解説ホームページ
http://www-tap.scphys.kyoto-u.ac.jp/~hosokawa/firststarstop.html_
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