理研・国立天文台、原始星の周囲で鉱物由来の一酸化チタンを検出

ニュース紹介

「1,350光年先で「蒸発した鉱物の痕跡」を捉える－原始星の周囲から太陽系最古の物質のルーツ解明へ－」

理化学研究所（理研）開拓研究所坂井星・惑星形成研究室のチャン・ジウェイ基礎科学特別研究員、坂井南美主任研究員、国立天文台水沢VLBI観測所の廣田朋也准教授らの国際共同研究グループは、アルマ望遠鏡（ALMA）を用いて、若い大質量原始星Orion Source Iの周囲から一酸化チタン（TiO）の電波放射を検出しました。

今回、国際共同研究グループは、ALMAを使い、Orion Source Iの周囲からTiOを検出しました。チタンは通常、宇宙空間では鉱物などの固体物質に取り込まれているため、検出されたTiOは、原始星近傍の高温環境で鉱物から気相へと放出されたチタンに由来すると考えられます。実際にTiOは、原始星を取り巻く円盤から噴き出す「円盤風」に沿って特に強く検出されました。

出典：理化学研究所・国立天文台 2026年11月5日プレスリリース／掲載誌：The Astrophysical Journal Letters（オンライン版 10月23日付）／DOI：10.3847/2041-8213/aeacbe
https://www.riken.jp/press/2026/20261105_1/index.html

FrontJournalの解説

鉱物の蒸発と太陽系最古の固体物質

今回の研究は、生まれたばかりの星の周りで鉱物が熱で蒸発している様子を、電波で捉えた成果です。「理化学研究所」と「国立天文台」の発表によると、地球のような岩石惑星の材料は鉱物です。チタンやアルミニウムなど揮発しにくい元素は、温度が下がる過程で固体に取り込まれ、「星間塵」（宇宙空間を漂う固体の微粒子）を形づくります。

若い星の近くは非常に高温のため、星間塵の鉱物は一度蒸発し、温度の低下に伴って再び固体に凝縮すると考えられています。この過程は、太陽系最古の固体物質とされる「CAI」（隕石中に見つかるカルシウム・アルミニウムに富む包有物）の起源を理解する上で重要です。CAIは約45.67億年前に形成されたことが分かっており、その形成の場所と過程は解明の途上にあります。

①円盤風の根元に分布する一酸化チタン

研究グループは、「アルマ望遠鏡」（南米チリに設置された66台のアンテナから成る電波干渉計）の観測データを解析し、サブミリ波帯から一酸化チタン（TiO）の回転スペクトル線を3本検出しました。観測対象のOrion Source Iは、地球から約1,350光年離れたオリオン座にあり、太陽の約10倍程度の質量を持つ原始星です。

TiOの放射は、原始星からおよそ50～100天文単位（1天文単位は地球と太陽の平均距離）以内に集中していました。ガスの速度の変化から、TiOは円盤そのものよりも、円盤から回転しながら噴き出す「円盤風」の根元付近に多く存在することが示されました。分布は、メンバーが過去に検出した一酸化アルミニウム（AlO）とよく似ていました。

②太陽系の約5倍のチタン比と今後の観測

TiOの存在量を一酸化ケイ素（SiO）と比べると、TiO/SiO比は約1.3％でした。この値は、太陽系の始原的な元素組成におけるチタンとケイ素の比（約0.25％）の約5倍です。揮発しにくいチタンが、原始星近傍の高温環境では効率よく気相へ移っていることを示唆します。ただし研究グループは、観測条件の違いなどによる不確かさがあるため、1.3％を上限値と考える必要があるとしています。

チタンとアルミニウムは、いずれもCAIの主要な構成元素です。今後はカルシウムなどほかの難揮発性元素を含む分子ガスも探索し、鉱物の蒸発から再凝縮までの過程を追跡できると期待されています。