129億年前の銀河にフッ素はなかった ーウォルフ・ライエ星がフッ素を生成・供給するという従来説に見直しを迫るー

2026-02-27 東京大学

東京大学大学院理学系研究科などの国際研究チームは、約129億年前(赤方偏移z=6)の星形成銀河をアルマ望遠鏡で観測し、フッ素(フッ化水素HF)の吸収線を探索したが有意検出は得られず、宇宙初期におけるフッ素存在量の最も厳しい上限値を与えた。対象は重力レンズで増光した銀河G09.83808で、性質を反映した理論モデルと比較。もしウォルフ・ライエ星(WR星)が主要起源なら検出されるはずだが非検出だったため、宇宙初期でWR星がフッ素を大量供給したとする従来説と整合しない可能性を示した。今後はJWST観測も組み合わせ起源解明を進める。成果はThe Astrophysical Journal Letters掲載。

129億年前の銀河にフッ素はなかった ーウォルフ・ライエ星がフッ素を生成・供給するという従来説に見直しを迫るー
観測されたフッ素の存在量と理論モデルの比較

<関連情報>

z = 6の塵星形成銀河におけるHF(1–0)吸収の上限:初期フッ素濃縮への制約 Upper Limit on HF(1–0) Absorption in a Dusty Star-forming Galaxy at z = 6: Constraints on Early Fluorine Enrichment

Akiyoshi Tsujita, Chiaki Kobayashi, Yuki Yoshimura, Kotaro Kohno, Ken-ichi Tadaki, Fumiya Maeda, Hideki Umehata, Shuo Huang, Bunyo Hatsukade, Fumi Egusa,…
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2026 February 27
DOI:10.3847/2041-8213/ae36a2

Abstract

Wolf–Rayet (WR) stars have recently attracted attention as possible drivers of early chemical enrichment, including the production of fluorine, whose nucleosynthetic origin remains debated. To test the contribution of massive stars to fluorine production in the early Universe, we conducted Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array Band 5 spectroscopy of the HF(1–0) absorption line toward a dusty star-forming galaxy at z = 6.024. This galaxy has a known gas-phase metallicity and is too young for low-mass asymptotic giant branch stars to have contributed significantly, providing a clean environment to isolate massive-star yields. We do not detect significant HF absorption (∼2σ) and derive a conservative 5σ upper limit of NHF/NH2 <2.2×10-9 . This limit is about an order of magnitude below typical local measurements, indicating inefficient fluorine enrichment ∼0.9 Gyr after the Big Bang. Comparison with chemical evolution models shows that our constraint is consistent with scenarios without WR yields at this epoch. Expanding the sample of HF absorption measurements in highredshift galaxies with well-characterized metallicities will be crucial for tracing the onset of WR enrichment and fluorine production across cosmic time.

1701物理及び化学
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