星間粒子のヘリウム捕獲場所と捕獲機構をはじめて解明～銀河中の星間粒子の起源と進化の関係の解明に期待～

2025-10-17 北海道大学

北海道大学の圦本尚義教授と馬上謙一助教らは、ナノスケール3D分析技術により、炭素質隕石中のSiC星間粒子に含まれるヘリウムの分布を世界で初めて解明した。ヘリウムは粒子表面直下約100nmの層に濃縮しており、惑星状星雲中心星の恒星風によって捕獲されたことを突き止めた。粒子ごとに捕獲場所は0.3〜30光年と異なり、捕獲時期も2万〜100万年前と幅があることから、SiC粒子はAGB星の最終段階で形成され、その後星風を受けて星間空間に放出されたことが明らかとなった。本成果は、星間粒子の形成・進化と恒星進化の関係を示す初の直接的証拠であり、銀河中の物質循環や惑星形成過程の理解に新たな展望を開くものである。成果はNature Communications誌に掲載された。

こと座環状星雲M57においてSiC星間粒子が惑星状星雲中心星の恒星風を受けているポンチ絵。本研究では、本ポンチ絵のような場所で恒星風を受けた太陽系形成以前のSiC粒子が見つかった。図中のSiC粒子の実際の大きさは約3 µmである。環状星雲M57画像のクレジット：ESA/Webb, NASA, CSA, M. Barlow, N. Cox, R. Wesson

＜関連情報＞

恒星風により解明された個々の先太陽系SiC粒子の生い立ち History of individual presolar SiC grains revealed by stellar winds

Ken-ichi Bajo,Tatsuki Izumi,Yuta Otsuki,Sachiko Amari & Hisayoshi Yurimoto
Nature Communications Published:14 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-64216-1

Abstract

Asymptotic giant branch (AGB) stars, which are evolved low- to intermediate-mass stars, rank among the most prolific producers of interstellar dust in the Galaxy. Presolar silicon carbide (SiC) grains in meteorites are mainly produced by AGB stars. These presolar grains contain abundant noble gases, believed to have been implanted by stellar winds from the central stars of planetary nebulae (CSPNe). Here we report 3-D maps of the helium distribution in individual presolar SiC grains. The maps reveal that the implantation energy of ⁴He for individual grains varies from about 2 to about 4 keV/nucleon, which falls within the range of the CSPN winds. The variation of ⁴He fluence (1×10¹²–2×10¹⁵ atom cm^–2) shows that the SiC grains form during the last about 1 My period of the AGB star phase. Then, they migrate outwards and become exposed to CSPN winds at distances of 0.3–32 light-years from the CSPNe.