大質量連星は“別々に誕生した2つの星”が偶然出会って形成される？ アルマ望遠鏡などの観測成果

大質量連星系IRAS 07299-1651の観測から、2つの大質量原始星がもともと別々に誕生した後、成長過程で接近して重力的に結びついた可能性が明らかになった。上海交通大学の研究チームが複数の電波観測施設による8年近い観測データを組み合わせ、この連星系の三次元的な軌道構造を初めて詳細に分析した成果として、学術誌「Nature Astronomy」に掲載されている。

この研究の対象となったIRAS 07299-1651は、とも座の方向、地球から約5500光年先にある若い連星系である。研究チームは2016年から2024年にかけて、チリのアルマ望遠鏡とアメリカのVLA（超大型干渉電波望遠鏡群）を用いた継続観測を行い、2つの大質量原始星（各太陽の約12倍）の位置変化を8年間にわたって追跡した。その結果、2つの原始星が毎秒約10.4kmの相対速度で遠ざかる様子が明らかになり、初めて成長途中の大質量原始星どうしが互いに周回する状態を直接観測することに成功した。さらにジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡やチリのVLT（超大型望遠鏡）による赤外線観測データと組み合わせた詳細な解析から、2つの原始星の間隔は約200天文単位であり、それぞれを取り囲む星周円盤の構造も明らかになった。電離ガスによる円盤は半径約20天文単位、その外側に広がる塵の円盤は半径約40天文単位という規模を持つ。

この連星系の成因を考える上で、軌道の形状と円盤の配置が重要な手がかりになる。軌道は真円に近いのではなく、放物線に近いほど細長い楕円を描いており、2つの原始星は現在、最接近からおよそ60年後の状態にあると考えられている。各原始星を取り囲む円盤の傾きは、一方が約60度、他方が約130度と大きく異なり、2つの円盤の傾きは約100度も異なるとみられている。こうした大きな傾きの差は、従来の大質量連星形成理論では説明しがたい。従来、大質量連星は「1つの巨大なガス円盤が分裂して2つの星が形成される」というシナリオで理解されてきた。このシナリオでは、生成される連星の円盤傾きはおおむね揃うと想定されているためである。

こうした観測結果から、研究チームは別のシナリオを提案している。「2つの原始星が独立して誕生した後、成長する過程でたまたま接近し、重力で結びついた」という仮説である。軌道を逆算する解析から、2つの原始星の間隔は約10万年前の時点で3万5000天文単位まで拡大する可能性が示されており、別々に誕生した可能性が支持される。従来、大質量星は比較的単純な方法で形成されると考えられていたが、本研究は大質量連星の形成プロセスが想定以上に多様である可能性を示唆している。このシナリオが一般的かどうかを確認するため、今後より多くの若い大質量連星に対して同じ手法を適用することが期待されている。

本研究が示唆する点は、精密な位置測定と継続的なデータ蓄積の価値である。複数の観測施設を組み合わせ、8年という長期間にわたってデータを取得・解析することで、単独の観測では得られない三次元的な構造が明らかになった。精密な測定精度とそれを維持するための継続的な観測が、科学的発見の基盤となる。こうした最先端の観測研究を支える電波観測施設は、極めて複雑な精密機器から構成されており、その開発・製造・保守には多くの部品・装置・素材が必要とされる。宇宙科学の大型プロジェクトが進展する中で、こうした精密観測機器への需要は継続し、日本の製造業にとってサプライチェーンへの参画の機会と考えられる。

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