地球から約300光年離れた恒星が、褐色矮星の伴星から徐々に物質を引き出している。これは、天文学者が通常想像する、より劇的な恒星の飲み込み現象とは異なる、長期間続く物質供給過程を生み出している。
ZTF J0440+2325と呼ばれるこの系は、赤色矮星と褐色矮星で構成され、両者は86.65分ごとに互いを周回している。10月5日にNature Astronomyで発表された研究で、MITの科学者らが率いる国際チームは、この系を、低質量星が別の低質量天体から継続的に物質を引き出す初めて観測された例と説明した。
赤色矮星は伴星を急速に飲み込むのではなく、褐色矮星からあふれ出す物質によって供給されているようだ。研究者らによれば、物質移動は非常にゆっくりで、数十万年、場合によっては数十億年続く可能性がある。
恒星相互作用における珍しい中間状態
惑星系は極めて長い期間安定していることが多いが、周回天体が主星に近づきすぎると、近接相互作用は破壊的になり得る。場合によっては、重力が伴星を内側へ引き寄せ、主星がそれを飲み込む。
天文学者は安定した系を観測してきた一方、惑星の伴星を急速に飲み込む少数の恒星も特定している。ZTF J0440+2325は、こうしたよく知られた2つの図の中間に位置する。伴星は普通の惑星でも、完全な恒星でもない。典型的な惑星より重いが、通常の恒星を動かす水素融合を維持するほど重くない褐色矮星である。
この組み合わせは、コンパクトな低質量連星系がどのように進化するかを理解するうえで重要だ。この系は、1回の壊滅的な合体よりはるかに遅い時間尺度で起こる物質移動を観察する機会を提供する。
物質が恒星の高温領域に衝突
研究とともに公開された想像図には、褐色矮星から赤色矮星へ物質があふれ出す様子が描かれている。移動した物質の流れは赤色矮星の表面に衝突し、衝突地点に大きな高温領域を形成する。
わずか86.65分という公転周期は、2天体がいかに強く結び付いているかを示している。この距離では、褐色矮星はすぐに消費されることなく、伴星へ物質を失うことができる。そのため、この観測系は2つの低質量天体間の持続的な交換を研究する機会を科学者に与える。
研究の共著者であるMITの物理学者Kevin Burdgeは、惑星や褐色矮星と相互作用する恒星は、最終的に小さい天体を飲み込むというのが通常の予想だと述べた。しかしこの系は、恒星が伴星をゆっくりと「食べる」様子を示しており、その過程は急速な飲み込み現象よりはるかに長く続く可能性がある。
褐色矮星が有用な検証対象である理由
褐色矮星は中間的なカテゴリーに位置する。大半の惑星より重いが、通常の恒星を定義する水素融合を維持できない。そのため、小質量星との相互作用は、惑星だけ、あるいは恒星のペアだけを比較しても容易には捉えられない進化経路を明らかにする可能性がある。
ZTF J0440+2325では、褐色矮星が徐々に物質をはぎ取られる一方、赤色矮星は移動してきた物質を降着している。この発見は、近接する赤色矮星と褐色矮星のすべてのペアがこのように進化することを意味しない。長期間続く物質移動状態が存在し得ることを示す、観測された1つの系を特定したものだ。
この発見は、近接する伴星をモデル化する際に天文学者が考慮すべき結果の幅も広げる。伴星の最終的な運命は、必ずしも即時の破壊や変化しない軌道とは限らない。条件が整えば、安定した質量移動が長期間続く可能性がある。
長期進化を研究する近傍の実験室
約300光年離れたZTF J0440+2325は、天の川銀河内にあり、継続観測に適した貴重な対象である。その珍しい構成により、研究者は移動する物質の割合、軌道運動、赤色矮星上の衝突領域が時間とともにどう変化するかを調べられる。
チームの解釈は必然的に現時点で得られる測定結果に結び付いているが、数十万年から数十億年続く可能性がある過程という点で、この系は特に興味深い。天文学者は、宇宙的な時間尺度で両天体を形作る可能性のある相互作用の短い一部分を観察できる。
一般の人々にとって、恒星の飲み込みは突然の終わりを連想させることが多い。この系が示すのは別の姿だ。小さな恒星と褐色矮星が極めて近い軌道に閉じ込められ、一方が他方へ徐々に物質を供給している。1回限りの宇宙の饗宴より静かな過程だが、低質量の伴星がどのように共存し変化するのかを明らかにするほど長く続く可能性がある。
この記事はScience Dailyの報道に基づいている。 原記事を読む。
Originally published on sciencedaily.com
