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HD 140283 （メトセラ星とも呼ばれる）は、地球から約200光年離れた天の川銀河のてんびん座とへびつかい座の境界付近にある、金属量の少ない準巨星です。視等級は7.205で、双眼鏡で見ることができます。現在知られている中で最も古い星です。
HD 140283 の光は、地球から遠ざかるのではなく地球に向かって移動しているため、やや青方偏移しており、その固有運動に基づいて、1 世紀以上にわたって高速星として天文学者に知られてきました。ジョセフ W. チェンバレンとローレンス アラーによる初期の分光分析では、太陽よりも金属含有量がかなり低いことが明らかになりました。[ 9 ]現代の分光分析では、鉄含有量が太陽の約 250 分の 1 であることがわかっています。地球に最も近い金属欠乏星 (種族II )の 1 つです。
この星は1912年には既に知られており、W. S. Adamsがマウント・ウィルソン天文台の分光器を用いてその位置天文学的測定を行っていた。[ 10 ]
HD 140283は主系列星でも赤色巨星でもないため、ヘルツシュプルング・ラッセル図における初期の位置は、そのデータと量子力学に基づく恒星進化の理論モデル、および数百万個の星におけるプロセスの観測に基づいて解釈され、見かけ上の老齢が推定されています。フィールド星（星団の星とは対照的に）の場合、星の光度、表面温度、組成を十分に正確に把握して年齢を制約することは稀です。HD 140283のような種族II星は相対的に希少であるため、これはさらに稀です。 2013年に発表された研究[ 11 ]では、NASAのハッブル宇宙望遠鏡のファインガイダンスセンサーを使用して、この星の正確な視差（したがって距離と光度）を測定しました。この情報は、この星の年齢を推定するために使用されました。 144.6 ± 0.8 億年。この値の不確実性のため、この星の年齢は、 2018 年のプランク衛星の最終結果によって決定された宇宙の計算年齢と矛盾する可能性があります。13.787 ± 0.020 億年。 [ 1 ] [ 12 ]その後の恒星進化モデルでは、この星の年齢を 137 億年[ 13 ]または 12 億年[ 14 ]に修正することが示唆されており、星震学分析ではより正確な値が得られました。142億± 4億年。[ 5 ]
その年齢から一般メディアで「メトセラ星」と呼ばれているこの星は、 [ 15 ] [ 16 ]ビッグバン[ 1 ]の直後に形成されたと考えられており、 2021年現在知られている最も古い星の1つである。[ 14 ]このような鉄分が非常に少ない星の探索により、それらはほぼすべて球状星団と銀河ハローの異常であることがわかった。これは、それらがその世代のまれな生存者であるという物語と一致する。そうであれば、これらの最も古いものの見かけ上の視覚データにより、ビッグバン後の最初の数百万年の理論や証拠とは独立して、宇宙の再電離（最初の星形成）段階の日付の上限を設定することができる。[ 17 ]種族IIと種族IIIのほとんどの星はもはや観測できない。
この星の研究は、天文学者が宇宙の初期の歴史を理解するのにも役立ちます。HD 140283のような星の金属量は 非常に低いもののゼロではないことから、この星は第二世代の恒星形成で既存の物質から形成されたことが示唆されます。その重元素含有量は、これまで観測されたことのないゼロ金属星 (種族 III 星) から来ていると考えられています。 [ 18 ]これらの最初の星は、ビッグバンから数億年後に既存の物質から形成され、わずか数百万年後に爆発 (超新星) で死にました。 [ 18 ] HD 140283 が既存の物質から形成されたと理論づけられている第二世代の星は、 初期の星の超新星爆発で加熱されたガスが冷えるまで合体できなかったと考えられます。[ 18 ]このような星の誕生に関するこの仮説と、初期宇宙の最良のモデルは、ガスが冷えるのにかかった時間はわずか数千万年だった可能性が高いことを示しています。[ 18 ]
このような金属欠乏星の元素の比率は、局所的に消滅した種族III星の超新星からの水素とヘリウム以外の元素、つまり初期の核合成（「金属」）収量の多くを教えてくれるようにモデル化されています。後者のいくつかは、ハッブル超深宇宙領域などの最も深い画像を見るときに重力レンズ で見えるかもしれません（つまり、超新星になる前の短い存在）。HD 122563、CS22892-0052、CD−38 245と同様に、HD 140283は鉄に比べて酸素とアルファ元素が過剰です。 [ 1 ]これらの元素の比率はHD 140283では太陽よりはるかに低いですが、鉄の場合ほど低くはありません。これは、最初の星の種族が鉄ピークやsプロセスなどの他の元素グループよりもアルファ元素を優先的に生成したことを示唆しています。他の金属欠乏星とは異なり、HD 140283には検出可能な量のリチウムが含まれている。これは、HD 140283がまだ赤色巨星に進化しておらず、したがって最初のドレッジアップを受けていないためである。[ 19 ]
2018年までに、ガイアの第2カタログであるGaia DR2による視差測定では、 62.057 pc (202.40 ly)の距離が0.44%の誤差で示され、後にGaia DR3カタログで61.673 pc (201.15 ly) ± 0.16%に改善されました。[ 20 ] [ 2 ]これは、以前の年齢推定で使用されたHipparcosカタログの58.28 pc (190.1 ly) ± 4% [ 21 ]およびハッブル視差による58.3 pc (190 ly ) ± 1.5%よりもかなり高く、より大きな恒星質量、したがってより低い年齢を示唆しています。[ 22 ] 2022年に進化モデルと干渉観測を用いて12.0 ± 0.5億年と推定されたが[ 14 ]、2024年のより詳細な研究では、使用する化学組成によって120億年から140億年の年齢が判明した[ 22 ] 。2025年の星震学を用いた研究では、より正確な年齢が判明した。14.2 ± 0.4億年であり、これは標準偏差の範囲内で宇宙の年齢と一致している。[ 5 ]