天の川銀河の中心近く、塵に隠れた球状星団の年齢は134億歳と判明

天の川銀河の中心近く、厚い塵の向こうに隠れたかすかな星の集まりが、宇宙がまだ数億歳だった頃に形成されていた。チリを拠点とする天文学者チームが、この球状星団の年齢を、時計として使える星を用いて初めて測定した結果、この星団は銀河系内で最も古い天体の一つに数えられることが明らかになった。

この発見は、一つの星団にとどまらない意味を持つ。宇宙より古いものは存在しないため、年代測定が可能な最も古い星々は宇宙の年齢に下限を設ける。そしてこの星団は、その下限に迫る値をもたらした。

「VVV CL001」というカタログ番号を持つこの星団は、新たな推定で134億歳（誤差±4億歳）である。宇宙の年齢は約138億歳であり、つまりこの星団の星々はビッグバンから約4億年後に生まれたことになる。これまでの研究ではVVV CL001の年齢は約120億歳とされていたが、星団内部を深く観測して年齢を直接読み取ることはできていなかった。

研究を主導したのは、イタリアのINAFカポディモンテ天文台（ナポリ）とチリ・カトリカ大学に所属するJulio Olivares Carvajal（フリオ・オリバレス・カルバハル）氏で、この成果は学術誌『Astronomy & Astrophysics』に受理されている。

かろうじて見える星団の年齢をどう測るか

VVV CL001はいて座の方向、銀河中心を取り巻く密集したバルジ領域に位置する。地球と星団の間には大量の星間塵が存在するため、可視光は約5000分の1に減光されている。天文学者たちがこの星団を発見できたのは、ESO（ヨーロッパ南天天文台）のVISTA望遠鏡による赤外線画像によってであり、何百万もの前景の星々に埋もれた、小さくかすかな集団として見つかった。

最初の問題は、どの星がこの星団に属するかを判別することだった。研究チームは、チリのラス・カンパナス天文台にある6.5メートル・マゼラン・バーデ望遠鏡に搭載されたFourStarカメラで撮影した赤外線画像と、ハッブル宇宙望遠鏡の新しい画像を比較した。その期間は約13年に及ぶ。星団に属する星々は空を一緒に漂うが、背景の星々は別の方向に動く。こうした運動を統計的に選別することで、155個のメンバー星を特定した。これは過去のどの研究よりもはるかに多い数である。

第二の問題は距離だった。研究チームは、星団の水平分枝（古い星がヘリウムを予測可能な明るさで燃焼する段階）にある2つの星を発見し、それらをチリの4メートル・ブランコ望遠鏡に搭載されたダークエネルギーカメラのデータと組み合わせて解析した。その結果、距離は約2万4000光年（誤差約1500光年）と判明し、この星団に対してこれまでで最も精密な距離測定となった。

そして初めて、時計を読み取ることが可能になった。球状星団内のすべての星はほぼ同時期に生まれており、質量の大きい星ほど先に中心部の水素を使い果たす。星が主系列を離れ始める点（ターノフ点）は、星団が年老いるにつれて、より暗く赤い星へと移行する。ハッブル宇宙望遠鏡の深部赤外線画像は、このターノフ点を初めて捉えた。2つの独立した恒星モデルが134.7億歳と133.9億歳という値を示し、チームはこれらを統合して134億歳としている。

134億歳とはどれほど古いのか

太陽の年齢は約46億歳であるため、VVV CL001はその約3倍も古い。この星団の星々がすでに輝いていた頃、最初の銀河はまだ形成途中だった。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、遠方の拡大された銀河の内部にある、コンパクトで生まれたばかりの星団を捉え始めており、その中には宇宙が最初の10億年の頃の姿を見せているものもある。研究チームは、VVV CL001はその第一世代の生き残りの一つであり、今も銀河を周回し続けていると主張する。

天の川銀河には約170個の既知の球状星団があり、最も古いものはバルジ領域に位置する。NGC 6558は132億歳、NGC 6256は130億歳、HP1は129億歳と年代測定されている。また別のチームは今年、バルジ星団Ton 2について136億歳と推定している。年齢だけを見れば、VVV CL001はこれらの星団と同程度のグループに属しており、明確に抜きん出ているわけではない。

この星団を際立たせているのは、その化学組成である。水素に対する鉄の割合が太陽の約0.6%しかなく、これはバルジ領域で知られている球状星団の中で最も金属量が少ない。重い元素は星の世代を経るごとに蓄積されるため、これほど金属量が少ない星団は、ほぼ原始的なガスから形成された可能性が高い。そのため著者らは、この星団を単なる最古級の一つではなく、銀河系で最も古い星団の有力候補と呼んでいる。

銀河中心生まれの星団が宇宙の年齢に問いかけるもの

軌道がその物語の残りを語る。新たな距離測定により、VVV CL001は細長い軌道を持ち、銀河中心から最大でも約7300光年しか離れず、最も近づくときは約2100光年まで接近することがわかった。この軌道は、この星団が天の川銀河の中心部で生まれ、原始銀河そのものに起源を持つことを示しており、後から通りがかった矮小銀河から奪われた星団ではないことを示唆する。これほど長い間、重力がほとんどの星団を引き裂いてしまうような中心部近くで生き延びてきたことは、著者らの推定によれば、この星団が当初は太陽質量の約100万倍もの質量を持っていたことを示している。

宇宙論的な重要性は、長年にわたる論争に由来する。宇宙の膨張速度の測定値は一致しておらず、より速い膨張速度が正しければ、宇宙はやや若いことになる。非常に古い星々は、宇宙がどれだけ若くなり得るかに制限を課す。結論部で著者らは、もしVVV CL001がこの年齢を持つ生粋の星団であると確認されれば、銀河の年齢、ひいては宇宙の年齢を再考する必要が出てくると述べている。

決着がついていない点

示された誤差±4億歳は、誤差の一部にすぎない。研究チームは、距離測定に起因する系統誤差として約10億歳を追加している。距離は依然として最も弱い部分である。以前の研究で得られたわずかに小さい距離を用いると、同じ手法で137億歳という、ほぼ宇宙の年齢に等しい値が得られる。著者らは、これは両刃の剣だと指摘する。星団がより遠くにあれば若くなるが、あまり近くにあるわけにはいかない。もし近ければ、その星々は宇宙よりも古くなってしまうからだ。

ハッブル宇宙望遠鏡でさえ、年齢測定の最も敏感な部分であるターノフ点全体を捉えたわけではない。確認できた水平分枝星はわずか2つであり、距離の指標としてよく使われる脈動変光星（RRライラ型変光星）は一つもこの星団に属さず、手前の塵も斑状に分布している。さらに、すべての年齢推定は恒星モデルに依存しており、今回のモデルは互いに一致しているものの、多くの前提を共有している。

また、過去の研究との隔たりもある。約120億歳という以前の推定値は、ターノフ点に到達できない浅い観測に基づいており、そのため研究チームは自らの値をより信頼できると見なしているが、独立したグループによる追試はまだ行われていない。星団の起源が銀河中心部であるという主張は、現時点では軌道に依存している。詳細な化学組成の分析が、初期の銀河合体の痕跡を指し示す可能性も残っている。

天の川銀河で最も古い星団に関するよくある質問

球状星団とは何か？

球状星団とは、数万から数百万個の星が自身の重力で密集した球状の集まりである。その星々は一つのガス雲から同時に形成されたため、年齢と化学組成を共有している。

天の川銀河で最も古い星団はどれか？

確定した勝者は存在しない。銀河バルジ領域にあるいくつかの星団が約130億歳から136億歳の間と年代測定されており、誤差範囲は重なっている。VVV CL001は134億歳で、バルジ星団の中で最も鉄含有量が低く、現在最も有力な候補の一つである。

天文学者は星団の年齢をどうやって知るのか？

ターノフ点、すなわち星団の星々が中心部の水素を使い果たし始める点を見つける。重い星ほど先に燃え尽きるため、星団が古くなるにつれてターノフ点はより暗く赤い星へと移行する。その位置を恒星モデルと比較することで、距離と塵による減光がわかっていれば年齢が得られる。

星が宇宙よりも古くなることはあり得るか？

あり得ない。年齢推定値が宇宙の138億歳を超えた場合、その説明は誤差範囲か距離の誤差にある。VVV CL001の場合、この限界はチェック機構として機能する。すなわち、今回の新しい測定値よりも星団がはるかに近くにある可能性を排除する。

スペクトル観測がVVV CL001の出生地を決める

VVV CL001は2011年、VISTAによる天の川銀河内部の観測プロジェクト「VVVサーベイ」で発見された。論文は2026年9月に投稿され、10月20日に受理され、同日にarXivサーバーに公開された。研究チームは、この星団の新たなより深い可視光観測が間もなく利用可能になり、より多くの水平分枝星を発見できると述べており、また高分散分光観測を準備して、化学元素を一つひとつ測定する計画である。それらの元素存在量は、VVV CL001がその軌道が示すように天の川銀河の中心部で生まれたのか、それとも銀河形成初期の10億年以内に起きた合体によってもたらされたのかを示すはずだ。

参考文献：Olivares Carvajal et al., “VVV CL001: A strong candidate for the most ancient star cluster in the Galaxy,” Astronomy & Astrophysics (accepted), 2026. arXiv: 2610.27969

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