太陽の「生まれ」が与えたリン元素のボーナス ー太陽に似た星の観測から銀河におけるリン含有量の変化を解明ー

2026-05-21 東京大学

研究グループは、太陽に似た46個の恒星を高精度観測し、生命必須元素リンの含有量と恒星年齢に強い相関があることを世界で初めて示した。研究では、近赤外線高分散分光器WINEREDを用いて、可視光では測定困難なリン吸収線を解析。その結果、古い太陽類似星ほどリン含有率が高いことが判明した。これは、銀河中心近くでは星形成と元素合成が速く進み、リンが効率よく増加したことを示唆する。さらに、太陽系は現在位置より銀河内側で誕生し、長期間かけて外側へ移動したと考えられており、現在の太陽近傍で形成される星より約25%多いリンを持って生まれた可能性が示された。生命材料となるリン元素の“ボーナス”を太陽系が受け取っていたことを示す成果であり、銀河化学進化や生命起源研究への重要な知見となる。

太陽の「生まれ」が与えたリン元素のボーナス ー太陽に似た星の観測から銀河におけるリン含有量の変化を解明ー

<関連情報>

YJバンドにおける太陽類似物質の高精度近赤外線存在量測定 High-precision Near-infrared Abundances of Solar Analogs in the YJ Bands

Noriyuki Matsunaga, Takuji Tsujimoto, Daisuke Taniguchi, Hiroaki Sameshima, Shogo Otsubo, Tomomi Takeuchi, Yuki Sarugaku, Ilaria Petralia, Scarlet Elgueta, Matilde Coello-Guzmán,…
The Astrophysical Journal  supplement Series  Published: 2026 May 20
DOI:10.3847/1538-4365/ae5a9d

Abstract

We present a near-infrared abundance analysis of 46 solar analogs with known ages, observed with the WINERED WIDE-mode spectrograph at a resolution of λλ = 28,000. Using an empirically calibrated, line-by-line approach in the YJ bands (0.976–1.089 and 1.182–1.319 μm), we derive abundances for 16 elements. Despite the intrinsic weakness of near-infrared phosphorus diagnostics, the combination of five P i lines yields a typical uncertainty half-width of ∼0.04 dex, providing an estimate of the internal precision over the solar-analog sample. For other elements, the internal precision ranges from ∼0.01 dex for Fe and Si to over 0.05–0.14 dex for elements with only a couple of lines available. The resulting per-object abundances for various elements are consistent with previous measurements using high-precision optical spectra with residuals of 0.03–0.2 dex depending on the element. The inferred age–[X/Fe] relations reproduce known trends for the thin disk, while extending them to elements difficult to access in the optical, including P and K. We find the slope of the age–[P/Fe] relation is steeper than that for α elements, which provides an empirical constraint for future modeling of Galactic phosphorus evolution. In addition, we publish a high signal-to-noise ratio (S/N 500–1000) reference spectrum constructed by combining solar-analog spectra, together with the spectra of individual stars, and an empirically calibrated line list with per-line zero-point corrections, for future near-infrared spectroscopic studies.

1702地球物理及び地球化学
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