天の川の「厚い円盤」は散らされてできたのではなく、生まれたときから厚かった。星の年齢を5億年刻みで測ると108.5億年前に転機があった

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天の川銀河を横から見ると、星は薄い円盤に集まっています。ただし円盤は1枚ではありません。若い星や太陽のような中年の星が集まる「薄い円盤」と、その上下にふくらんで広がる、古い星ばかりの「厚い円盤」が重なっています。厚い円盤がどうやってできたのかは、長いあいだ決着がつかない問題でした。カナリア天体物理研究所（IAC）の David Mirabal、Carme Gallart らは、太陽の近くの星の年齢を従来にない精度で求め、厚い円盤が「あとから散らされた」のではなく「初めから厚く生まれた」ことを示しました。論文は2026年10月16日に The Astrophysical Journal Letters に載っています。

散らされたのか、厚く生まれたのか

厚い円盤の成り立ちには、大きく2つの説がありました。1つは、星はまず薄い円盤で生まれ、そのあと分子雲や渦状腕、銀河中心の棒状構造との出会いで軌道を乱され、少しずつ円盤の面から上下に散らされていくという説です。時間がたつほど星は散らばるので、古い星ほど厚く分布することになります。

もう1つは、銀河の若いころはガスの円盤そのものが厚く、その中で星が生まれたという説です。世代を重ねるごとにガスは落ち着いて薄くなり、新しい星はより薄い円盤で生まれる。「上から下へ」とも呼ばれる考え方で、こちらでも古い星ほど厚く分布します。

どちらの説でも「古い星ほど厚い」という結果は同じなので、見分けるには、年齢ごとに厚さがどう変わってきたかを細かく追う必要があります。問題は、星の年齢を正確に測るのが難しいことでした。

年齢を5%の精度で

チームは ChronoGal という手法を使いました。ガイア衛星が測った星の色と明るさを、たくさんの星をまとめて「色・等級図」という図に落とし、年齢と金属量（水素とヘリウムより重い元素の割合）の組み合わせが違う星の集団の理論モデルを当てはめて、どんな年齢の星がどれだけあるかを読み取る方法です。1つ1つの星の年齢を求めるのではなく、集団としての年齢分布を求めるので、太陽の近くの星を漏れなく含めた試料に対して、年齢の分解能が5%未満、古い星でも約5億年という精度が出ます。

こうして得た「年齢と金属量がほぼそろった集団」ごとに、チームは星が円盤の面からどれだけ上下に広がっているかを表す「スケールハイト」を測りました。結果はきれいでした。若い集団ほど面の近くに集まり、古い集団ほど広がっている。ここまではどちらの説とも合います。

違いが出たのは、変化の速さでした。108.5億年前を境に、様子ががらりと変わっていたのです。それより古い星では、スケールハイトは1.26kpc（約4,100光年）超から約0.5kpc へ、わずか20億年のあいだに急激に下がっていました。それより新しい星では下がり方がゆるやかで、いちばん若い集団で約0.1kpc に落ち着きます。

2段階で沈み込んだ円盤

最初の20億年の急な「沈み込み」は、星が生まれたあとに散らされたのでは説明がつきません。散らされるには時間がかかるからです。むしろ、銀河の若いころにはガスの円盤そのものが厚く、それが急速に落ち着いていく中で星が生まれていった、という「上から下へ」の筋書きに合います。論文は、厚い円盤の主な部分はこの時期にほぼできあがっていたとしています。

そのあとの穏やかな薄まりは、ガスがゆっくり落ち着いていく過程と、星がのちに少しずつ散らされる効果の両方で説明できます。つまり、天の川の円盤は、初期の急な沈み込みと、その後の長くゆるやかな薄まりという、はっきり分かれた2つの段階を経てきたことになります。論文の題名にある「2段階の沈み込み」はこのことです。

この結果は太陽の近くの星から導いたもので、銀河の別の場所で同じかどうかは今後の課題です。それでも、年齢を細かく刻めるようになったことで、2つの説を初めてはっきり分けられました。天の川の厚い円盤は、108億年以上前に、厚いまま生まれていたということです。

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出典

• David Mirabal, Carme Gallart, Tomás Ruiz-Lara, Emma Fernández-Alvar et al., “A Two-stage Settling of the Milky Way Disk Revealed by Precise ChronoGal Ages”, The Astrophysical Journal Letters 1010(2): L38（2026年10月16日）：https://doi.org/10.3847/2041-8213/aeb0a3
• 同論文のプレプリント（arXiv:2610.03164）：https://arxiv.org/abs/2610.03164
• Universe Today “A Stubborn Question Answered: New Research Reveals How the Milky Way’s Disk Formed”（2026年10月21日、Evan Gough）：https://www.universetoday.com/articles/a-stubborn-question-answered-new-research-reveals-how-the-milky-ways-disk-formed