宇宙初期に星は生まれているか？
宇宙科学研究所 松原英雄
我々の住む銀河系は，宇宙の歴史(120億年間とも150億年間とも言われている)の中で，いつ，どのようにして誕生したのか？これは現代天文学が解き明かすべき最重要課題の一つである。銀河は星の大集団である。従って銀河の誕生とはその主要な構成員である(最初の)星の誕生を意味する。さて，百億〜一兆個もの星からなる銀河の大半は楕円銀河やスフェロイド成分が卓越した早期型円盤銀河であり，ここ数十億年は殆ど新しい星は生まれていないことが知られている。すると大部分の星は，宇宙初期(宇宙年齢で五〜十億年の時点)の十億年オーダーの期間で誕生したことになる。これは年間百〜千個という膨大な割合で星が誕生したことを意味し，従って銀河は宇宙初期には今に比べて何百倍も明るかったはずである。ここでは，この宇宙初期の星形成について今日何がわかっているか，そして，スペース赤外線観測がその解明の上で果すべき役割について述べる。
◆誕生したばかりの銀河は見つかったか？
誕生したばかりの星の光は，紫外〜可視光領域に主に放射される。しかし宇宙初期に誕生した星からの光は，宇宙膨張による赤方偏移(波長が長い方へずれる)のために，可視〜赤外領域で観測される。この波長が何倍になるかの係数を1+zと書いて，zを赤方偏移パラメータと言う。宇宙初期，即ち宇宙年齢十億年以前の宇宙は，z=4以上に相当する。可視光及び近赤外波長域では，地上及びスペースからの観測(ハッブル宇宙望遠鏡など)で宇宙初期の誕生したばかりの明るい銀河を探し求める試みがなされてきたが，未だに発見されていない。宇宙初期の銀河が，今に比べて何百倍も明るいという仮説は正しくないのだろうか？そう結論するのは未だ早い。なぜなら，星は確かに生まれているのだが，何かに遮られていて見えにくいだけかもしれないからである。この星からの光を遮るものとして，星間塵(星間空間に漂う固体微粒子)がある。そもそも星はガスと塵の雲の中で誕生するから，塵に星の光が遮られる可能性は極めて高い。実際，近傍宇宙でしばしば見られる爆発的星生成(スターバースト)中の銀河は，大量の塵があるために可視光では暗い場合が多い。
塵は星の光を遮ると同時に，自身は星のエネルギーに暖められ，30〜100ミクロンの遠赤外波長でエネルギーを放出する。この塵からの遠赤外線は，赤方偏移により主にサブミリ波〜ミリ波で観測される。これを捉える一つの試みとして，ここ数年，z＞4の電波銀河(中心に活動的銀河核がある)のサブミリ・ミリ波地上望遠鏡による連続波観測が盛んに行われている。そして，実際，塵からの放射と考えられる膨大な遠赤外線を幾つかのz＞4の電波銀河から検出している！表１はその代表的な例である。
