赤色矮星の伴星の陰に潜む超高密度の恒星の亡骸4つを発見

天文学者らが、赤色矮星の伴星として隠れていた4つの白色矮星を発見した。これらの死滅した恒星は地球から約65光年以内という宇宙的に近い距離に存在し、うち1つは太陽系に最も近い白色矮星のランキングで9番目に位置する。それぞれの白色矮星が伴星である赤色矮星の光に隠れていたため、従来の観測では直接検出することができなかった。

この発見は、太陽系の周辺領域で白色矮星が連星系を形成している最初の検出例となる。 白色矮星は、太陽程度の質量を持つ恒星が核融合の燃料を使い切った後、その残骸となる超高密度の天体である。核融合が停止すると恒星の中核は崩壊し、これらの残骸は冷却して暗くなる。

一方、赤色矮星はより大きく明るい星であるため、その光が白色矮星を有効に隠してしまう。研究チームは、赤色矮星に付着している白色矮星の重力が伴星の運動に微妙な「ふらつき」を生じさせることに着目した。この手がかりを追跡するため、NASAのハッブル宇宙望遠鏡を使用して紫外線領域での詳細な観測を実施し、赤色矮星の爆発が白色矮星のシグナルを模倣することを防ぐためのカスタム補正が用いられた。

発見されたシステムの中で特に注目すべきはG203-47である。地球から25光年の距離にあるこのシステムでは、初期の放射状ふらつきの検出から隠れた白色矮星の発見まで27年が経過しているが、異常な現象が観測された。赤色矮星は約100日の周期で1回転するのに対し、白色矮星の周りを公転するのにはわずか15日しかかからないのである。

通常、このような連星系では重力によって両者の回転が潮汐ロックされるはずなのに、G203-47ではこれが起こっていない。この現象は、これらの連星が異なった進化の歴史を持っていることを示唆している。激しく長期にわたる相互作用を経験した系では潮汐ロックが生じているが、G203-47のような例では温和で短期的な相互作用がこの異常な状態を生じさせたと考えられる。

今回の発見は天の川銀河全体における死滅した恒星の個数予測をより正確に理解するのに役立つ。理論予測では太陽系から65光年以内に約4～5個の密接に公転する白色矮星と赤色矮星の連星ペアが存在するはずであり、4個が見つかったことで現在の理論モデルの信頼性が大いに高まった。一方で、20パーセク以内の赤色矮星のうち、隠れた白色矮星の伴星について系統的に調査されたものはわずか約30パーセントに過ぎない。

研究チームは地元の恒星環境にはまだ発見されていない追加の連星系が9～10個程度存在する可能性があると考えており、さらに目標を絞った赤色矮星の観測を進めれば、このような予想外の発見がさらに見つかる見込みがあるとしている。本研究は7月14日に天文学ジャーナル『Monthly Notices of the Royal Astronomical Society』で発表された。

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