死にゆく「炭素星」の化学組成

全天で最も明るい炭素星「しし座CW星」と2番目に明るい「CIT 6」の観測データの比較から、炭素星の分子形成プロセスに共通性があり、中心星の紫外線により分子存在量が抑えられることなどがわかった

【2026年6月16日国立天文台野辺山宇宙電波観測所】

太陽のような恒星は一生の終わりに、大きく膨らんだ「漸近巨星分枝（AGB）星]」へと進化する。AGB星は星の内部で合成された炭素などの元素を猛烈な勢いで宇宙空間へと放出し、その物質は次世代の恒星や惑星、さらには生命の材料となる。AGB星はいわば宇宙における「元素のリサイクル工場」のようなものだ。

そのAGB段階の手前の状態にある、大気中の炭素量が酸素より多い星は炭素星と呼ばれ、AGB星と同様に星間空間へ炭素や重元素を供給して宇宙の化学進化に重要な役割を果たす。しかし、炭素星の詳細な化学組成の調査は、ミリ波・赤外線域において全天で最も明るい炭素星「IRC+10216（しし座CW）」でしか行われておらず、その結果が他の炭素星にも共通するかどうかはわかっていなかった。

ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた「IRC+10216（しし座CW）」。星を包み込むように存在する、炭素から成る塵の雲が見えている（提供：ESA/Hubble, NASA, Toshiya Ueta (University of Denver), Hyosun Kim (KASI)）

ベトナム宇宙量子通信・天文学研究所（IAS）のQuang Nguyen Luongさんたちの研究チームは、野辺山45m電波望遠鏡の高感度新受信機「eQ」を用いて、2番目に明るい炭素星「CIT 6（こじし座RW）」を観測した。その結果をIRC+10216の観測データと比較し、炭素星の進化に関する様々な成果を得た。

主な成果：

「物理的進化に伴う化学組成の変化」
CIT 6の分子存在量はIRC+10216よりも全体的に10分の1ほどと低く、CIT 6がより進んだ進化段階にあることが示された。進化が進むと放出されたガスが周囲へ広がって密度が下がるため、遮られることなく届く星からの紫外線が広範囲の分子を壊してしまい、結果として分子存在量が低く抑えられると考えられる。
「ケイ素・硫黄分子の欠乏」「炭素鎖分子の維持」
一硫化ケイ素や一硫化炭素といった、ケイ素や硫黄を含む分子が著しく減少していた。これらの分子が塵に取り込まれたり、星の周囲の衝撃波によって破壊されたりしている可能性を示している。
一方で、シアノペンタアセチレンやシアノヘキサトリインといった長い炭素鎖分子は比較的豊富に残っていて、進化した環境でも炭素鎖化学が効率的に働いていることが確認された。
「星の内部情報の抽出」
炭素同位体比（¹²C/¹³C）が低く、ケイ素同位体比（²⁸Si/²⁹Si）も太陽系よりわずかに低いことが判明した。これらは星の内部で起こっている核融合プロセスの特徴を反映していて、星の進化の歴史を知る手がかりとなる。
たとえば、核融合で生成された元素では¹³Cの比率が高く、CIT 6でも内部から汲み上げられたガスが多いことが確認でき、炭素星の進化の特長をよく表している。ケイ素の同位体比は、星が誕生した場所（天の川銀河内の位置）や、その星の親となった世代の星々による銀河化学進化の歴史を反映しているかもしれない。