水の誕生の早さ
宇宙ができてから わずか1億年から 2億年という ものすごく早いタイミングで 実は水ができていた。
そんなお話を していきたいと 思います。
これまでの 研究では 水ができるために 必要な 水素と 酸素。
そのうちの 酸素が 一体 宇宙空間に いつ 誕生して、
その 酸素が いつ 水素と くっついて 水になったか 分からなかったのです。
ただ 今回 計算シミュレーションを 行った結果、
ビッグバンが 起きてから わずか1億年から 2億年で 宇宙に 水ができていた。
僕たちが 生活する上で 必要な 水。
これが 宇宙空間で どうやって できたのか その歴史を 探る研究になります。
ぜひ 最後まで お付き合いください。
宇宙の元素の生成
改めまして 始まりました 朝崎亮の 宇宙話。
このチャンネルでは 1日10分 宇宙時間を テーマに 天文学で 博士号を取得した 専門家の 亮が、
毎日 最新の 宇宙トピックを お届けしております。
今日で エピソードが 1611話目 迎えてますね。
基本的には 1話完結で お話ししているので、
気になるトピック 気になるタイトルから 聞いていただけたら いいんじゃないでしょうか。
ちなみに どこから聞けばいいか 分かんないよね みたいな パターンって 結構あると思うんで、
そんな時は 日曜日に更新している 日曜特集 聞いてみてください。
1週間で どんな話ししたのか っていうのを 振り返りながら 喋っているんで、
それを聞いて じゃあ これ聞いてみよう みたいな 決めてもらうのが いいかなと 思いますね。
よろしくお願いいたします。
ということで 今日も ポッドキャスト これ収録しているのが 3月9日のタイミングなんですが、
Xのスペースを開きながら 撮らせていただいてます。
いつも来てくれてるメンメンが スペースに参加してきてくれるので、
もし興味ある人は Xの方もフォローしていただけると スペース開いているタイミングとかが 分かるかなと思います。
ということで じゃあ 早速本題に行きましょう。
今回 お話しするのは 宇宙空間に水が いつできたのか。
これが 実は めっちゃ早いタイミングだった っていう そんな研究が
ネイチャーアストロノミーに 計算されていたので こちら 紹介していきたいと 思います。
今回 紹介するのは 宇宙の歴史をひも解く 研究ですね。
特に 歴史をひも解く っていうのも いろんな角度がありますが、
宇宙が 広がっていく 歴史だったり 元素が たくさん 生まれてくる 歴史だったり。
今 ビッグバンが 出てできて 観測できる 範囲だけで 見ても 138億年というような 宇宙の歴史を 僕たちは 追ってきている わけです。
そんな中で 僕らの 生きていく上で 必要な 水が 宇宙空間で いったい いつぐらいから あるのか っていう話です。
これ 冒頭に 話しちゃったので 結論から 先に言うと ビッグバンが 起きてから 1億年から 2億年後 という 比較的 早いタイミングで
水ができた 可能性がある というような ところが 報告され始めている というような 感じです。
水は 僕たちが 知っている 生命にとって 必要不可欠な もの じゃないですか。
水は H₂O です。
これは 中学校で 習ったので なんとなく H₂O ぐらいは 知っている ということです。
いくら 科学に 苦手でも 水と言われたら H₂O ぐらい 分かると 思います。
H₂Oは 水素と 酸素が それぞれ くっついた H₂ だから 水素が 2つで Oが 1つです。
ミッキーマウスみたいな 形の分子の くっつき方を 見たことが ある人が いるのでは ないかと 思います。
理科の教科書などでは そのように 書いてあります。
これが くっついています。
宇宙空間は 一体 どのような 元素の バランスで いるのか というと
宇宙空間の 元素の 周期表は 水素 ヘリウム 水 平 リ 米 僕の船 みたいな 感じで やっていきます。
あれの 水素 ヘリウム 水 平 リ 次は リチウム このあたりのことを 軽い元素 と言います。
軽い元素は ビッグバンで 作られたと 考えられています。
それも 水素が 基本的には メインです。
なので 宇宙空間 地球上に いるときは 身の回りに 一番ある 特に 機体の中には 何があるとなると 窒素 と答えると 思います。
宇宙空間で 一般的なのは 水素です。
あらゆるところに あるみたいな。
これは ビッグバンのときに 作られて 宇宙空間といえば みたいなのが 水素だから という感じです。
それよりも もっと重い元素たち。
それこそ 今回の対象の 酸素だったり 炭素とかも そうです。
このあたりは ビッグバンで 作られたわけではなくて 星の中の 核融合だったり。
あとは 星たちが 死んでいくときの 超新星爆発の 結果として 生まれるのです。
だから 太陽も 熱を発している わけでは ありませんか。
この熱を発しているのも 核融合を 起こしています。
その核融合は 宇宙空間にあった 水素たちを くっつけて ヘリウムや リチウム そして どんどん くっつけていって 酸素や 炭素を 作っていく 合成の場所です。
その後 太陽は 爆発しませんが もっと 燃え落ちたしというのは 爆発します。
超新星爆発も ある程度 エネルギーが かかるので そのタイミングで 元素たちが さらに 作られたりするのも あります。
そんな感じで 宇宙の 輪廻転生というか 爆発で 撒き散らされた 物質たちが 宇宙に 広がっていって 地球上には それらが 固まっていて というような 感じです。
なので 水素は ずっと あっても 酸素は 星が 生まれて 死んで 爆発して それらと 水素が くっつかないと 水が できないのです。
酸素の生成シミュレーション
では これが いつ できるのか という話を 計算 シミュレーションして 2つの パターンで シミュレーションします。
太陽の 13倍の 質量の 星が 起こした 最初の 超新星爆発と 太陽の 200倍の 質量の 星が 起こした 宇宙空間の 2番目の 超新星爆発。
これらが 爆発して 周りに 酸素を 撒き散らして というような ところに なってきた時に 果たして どうなるのか というところです。
宇宙空間が できて すぐに 星が できるので 例えば 太陽の 13倍になっても 太陽の 寿命が だいたい 100億年と 言われています。
もっと 重い 星 例えば 太陽の 10倍ぐらいの 星だと 寿命は 一気に 小さくなって 1000万年から 1億年と 言われています。
宇宙空間で 爆発を 起こす 太陽の シミュレーションの 13倍のものが 爆発するためには 1億年 じゃくぐらいの 時間で 十分 足りると 思います。
それで 宇宙空間で 星が 成長して 爆発を 起こして 周りに 酸素を 撒き散らします。
この 撒き散らした 酸素の量が どれぐらいかと 言うと 太陽の 13倍の 重さの 星が 周りに 撒き散らす 酸素の量は 太陽の だいたい 5%ぐらいです。
そのうち 太陽の 13倍の 重さの 星が 爆発して 太陽の 5%ぐらいの 質量の 酸素を 生成します。
つまり 元の 星の 大きさの 0.5%や 0.3%ぐらいが 酸素として 放出される という イメージです。
太陽の 200倍の 星が 爆発すると 太陽の 55倍の 質量の 酸素を 吹き出します。
つまり 元の 星の 質量の 酸素は 大体 4分の1か 20%ぐらいです。
すごいです。酸素を たくさん 作っています。
酸素が 爆発して 周りに 撒き散らされながら 作られても 核融合の エネルギーや 爆発の エネルギーを 受けているので 非常に 温度が 高いです。
しかも その温度が 高いまま 1箇所に 残ります。
水の誕生
このままだと 元々 宇宙空間にある 水素の ガスと くっつくことは できません。
しかし これが だんだん 宇宙空間の 中にいることで 冷めていって ようやく 周りの 水素と くっつける タイミングが どれぐらい でしょうか。
ところを 計算すると 超新星爆発から 3000万年から 9000万年ぐらいで もう少し 短いぐらいの タイミングで 水が できあがると 言われています。
つまり だいたい それぐらいです。
星の年齢が それこそ 1億年も かからないぐらいで 爆発して 1億年も かからないぐらいで 酸素が 冷えていって 水素と くっついて 水になると 言われています。
つまり 宇宙の歴史の中でいうと ビッグバンから わずか 1億年から 2億年ぐらいで 水ができた 可能性は 結構 現実的だと 話しに なってきた というのが 今回の 研究結果です。
これによって 僕らの 生活に欠かせない 水が 宇宙の 初期からある 割と 普遍的な 物質と 捉えられるのかなと なってくるので
ここから どうやって 水が 宇宙空間の中で 残り続けていくのか。
また 一旦 水は 滅びて また 別の タイミングで 水ができるのか みたいな ところは 宇宙の歴史を どんどん ひも解いて いかないと 分からないような 感じになっているらしいので
そこは 今後の 発展の 余地あり という感じです。
今回は 結構 天文っぽい 話でしたけど 宇宙が できてというか ビッグバンが 起こってから わずか 1億年から 2億年で 僕たちの 生活に 必要な 水 これが 生まれていた そんな お話しさせて いただきました。
イベントと書籍の話
はい ということで 明日ですね 今日も 天文の話しましたけど 明日も がっつり 天文っぽい お話ししましょう。
重力波 重力波 っていう 2018年 19年 20年 そのぐらいに ノーベル物理学賞を 受賞した 研究ありましたね。
そう あの 重力波を 出す 元の天体を ものすごい 早い タイミングで 計測することが できるんじゃないか っていう AIのモデルが できた というところで
これもね ネイチャーに載っていた かなり インパクトの強い 研究なので こちら 紹介していこうかな と思っております。
ぜひ 明日も 楽しみにしておいてください。 アフタートークです。
はい ということで いかがでしたでしょうかね。 今日 なんか しゃべりすぎちゃったな。
もう ちょっと 短くて 身近に 行く予定だったんですけどね。 まあ いいか。
はい ということで じゃあ 1つ コメント 紹介していきましょう。
リスナーネーム みつい さん から いただきました。
X にもらった投稿ですね。
書籍付きイベント配信の書籍が届きました。
宇宙に興味がありそうな人にあげよう。
配信は休みの日にゆっくり聞きます。 ということで ありがとうございます。
みついさんが その書籍 手に取っていただけたっていうのは 先日 3月の4日ですね。
雪の東京の中 開催させていただきました。
やっぱり宇宙はすごいっていう僕の書籍ですね。
こちらの発売イベントのオンライン版の特典になります。
はい じゃあ みついさんは もう あの 1冊持っているにも関わらずですね。
このイベントの イベント限定で 限定でというか イベント用に作られた本ですね。
こちらも手に取っていただけたというところで 2冊並んでいる写真をあげてくれてます。
嬉しいですね。
このイベントはオンラインでも配信されていたので オンラインの方がやっぱり結構聞いてくれてたかな。
これも宇宙話のXのコミュニティとか その中で多分声かけをしてくれたりとか あったおかげかなと思ってます。
現地よりもオンラインの方がいたかなっていう感じですけど こうやってどんどんどんどんね
ポッドキャストではない ちょっと宇宙の届け方とかっていうのもできたらいいのかなと思ってます。
そうだからこの日ね 発送していくサイン本をね どんぐらいだっけな 10冊ぐらい書いたかな
そのぐらい書いた気がしますね。 なので 嬉しいと思いながら楽屋で
本屋ビー&ビーってとこだったんで ビー&ビーだからビアー、ブック&ビアーなんですよ。
だから楽屋でビール飲みながらサイン書くみたいな すごい別に舐めてるわけじゃないですよ。
ビール飲みながら担当編集の方と喋って でトタニさんと喋りながらじゃあちょっとサイン書かせてもらいますすいませんつって
バーって書いてみたいな感じでした。 なんかすごい良い経験をさせていただきましたが こうやってニッツイさんの手元に届けられたのは嬉しかったですね。
他にもあの遊ぶイベントを来ていただいてこう書籍届いたよって人いたら どんどんどんどん教えてくださいよろしくお願い致します
ということでこんな感じでじゃあ今日は以上にしていきましょう 今回の話も面白いなぁと思ったらお手元のポッドキャストアプリでフォローボタンの近くにある
星マークこちらでレビューいただけたら嬉しいです それではまた明日お会いしましょうさようなら
