星はどうやって生まれるのか、ガスの雲から星ができるまで

夜空の星は、最初から光っていたわけではありません。星の材料は、宇宙に漂う冷たいガスとちりの雲です。雲の濃いところが自分の重さで縮み、中心が熱くなって輝き出すまで、数十万年以上かかります。観測でどこまでわかったのかを、数字と一緒に整理します。

01 わかっていること星はどこで、どうやって生まれるの？

星は、分子雲と呼ばれる冷たいガスとちりの雲の中で生まれます。雲の濃い部分が自分の重力で縮み、中心の温度が上がって水素の核融合が始まると、星として輝き出します。

分子雲は、水素の分子を主な材料にした暗い雲です。NASAによると、1つの分子雲の重さは太陽の1000倍から1000万倍にもなります[8]。冷たいので、ガスが固まりやすくなっています。

雲の中の特に濃いかたまりを「コア（星の卵）」と呼びます。コアが縮むと、中心に「原始星（生まれかけの星）」ができ、まわりのガスを取り込んで重くなります[1]。

中心の温度が十分に上がると、水素がヘリウムに変わる核融合が始まります。今の太陽の中心は約1500万℃です[9]。ここまで来て、ようやく一人前の星になります。

その星が年をとるとどうなるかは「太陽はいつか消えるのか」で書いています。

02 どうやってわかったのか見えない雲の中を、どうやって観測したの？

星が生まれる場所はちりに隠れていて、目に見える光では見えません。そこで、ちりを通り抜ける赤外線や電波で観測しました。宇宙望遠鏡のハーシェルやスピッツァーの観測が大きな手がかりになりました。

雲に含まれる炭素や酸素などの元素は、昔の星が作ってまき散らしたものです（超新星爆発の記事）。星は、前の世代の星の材料から生まれます。

03 数字と例えでいうと星が生まれるのは、どれくらいの大きさと時間？

星の卵ができる糸のような雲は、幅が太陽と地球の距離の約2万倍です。原始星がガスを集める段階は約50万年続きますが、太陽の年齢を1年に縮めると、約1時間にあたります。

例えの数字は、1パーセク＝約3.09×10の13乗km、1パーセク＝約3.26光年として計算しました。銀河で生まれる星の量は、多くの測定をまとめ直したLicquiaとNewman（2015年）の値です[6]。オリオン大星雲までの距離は、388パーセク（約1270光年）とする研究もあります（オリオン座の記事）。

04 まだわかっていないこと星の誕生で、まだ謎なのは何？

雲の大部分が星にならない理由と、生まれる星の重さの分布が何で決まるのかは、まだ決着していません。乱流・磁場・重力の3つが絡み合い、計算でも観測でも決めきれないためです。

• なぜ雲のほとんどは星にならないのか星になるのは雲の数％だけです。乱流や磁場が重力に逆らって縮むのを止めている、という説が有力ですが、どれがどれだけ効いているかは決着していません[1][4]。
• 星の重さの分布は何で決まるのか重い星は少なく、軽い星が多いという分布は、場所が変わってもよく似ています。コアの重さの分布が元になっているという見方がありますが、コアの分布が何で決まるかはまだわかっていません[1][2]。
• とても重い星はどう生まれるのか太陽の何十倍も重い星は、強い光でまわりのガスを押し返してしまいます。それでもどうやってガスを集めて重くなるのかは、研究が続いています[1]。

05関連する記事

06よくある質問

星はどこで生まれるの？

星は、分子雲と呼ばれる冷たいガスとちりの雲の中で生まれます。ハーシェル宇宙望遠鏡の観測では、星の卵（コア）は、幅約0.1パーセクの細長い糸のような雲（フィラメント）の中に並んでいることがわかりました。

星が生まれるまで何年かかる？

スピッツァー宇宙望遠鏡の観測をもとにした見積もりでは、原始星が厚い雲に包まれた段階が約10万〜16万年、その次の段階が約44万〜54万年です。核融合で安定して輝くまでには、さらに時間がかかります。

今も新しい星は生まれている？

はい。天の川銀河では、1年に太陽約1.65個分の重さの星が生まれていると見積もられています。オリオン大星雲（約1350光年先）は、今まさに星が生まれている場所の1つです。

星は1つずつ生まれるの？

多くの星は、雲に埋もれた集団（星団）としてまとめて生まれます。ただし、まとまりを保ったまま残る集団は4〜7％未満で、多くはばらばらになると考えられています。

関連記事

星と銀河

太陽はいつか消えるのか、50億年後の太陽と地球

星と銀河

超新星爆発とは何か、私たちの体の元素は星から来たのか

星と銀河

天の川銀河はどんな形なのか、太陽系はどこにあるのか