肉眼でも見えます！地球から2,600光年離れた新星はまた不機嫌になるのだろうか？

著者 |周一浩

レビュー |ホアン・ジェン、チャオ・ジンユアン、ゾウ・チェンイー

編集者 |趙静源

クラシックライジングスターとライジングスター

壮大な宇宙にはさまざまな恒星系が分布しています。その中には、白色矮星と通常の恒星からなる近接連星系があります。激しい爆発を起こして白色矮星の明るさを大幅に増加させることがあります。その後、白色矮星は徐々に暗くなり、数か月から数十年後に元の明るさに戻ります。これは新星です。新星は、爆発が 1 回だけ観測される古典新星と、少なくとも 2 回の爆発が観測される再発新星 (RN) の 2 つのカテゴリに大別できます。

新しい恒星系の芸術的な画像（画像提供：NASA）

現在の研究では、いくつかの回帰新星系における白色矮星の質量が徐々に増加していることがわかっており、これは、それらの白色矮星がいつかチャンドラセカール限界に達し、Ia型超新星（炭素酸素白色矮星の場合）または降着崩壊型超新星（酸素ネオンマグネシウム白色矮星の場合）になる道を歩み始めることを意味しています。反復新星系は恒星や連星系の進化を研究する上で極めて重要であることがわかりますが、その数は非常に少ないです。天の川銀河には 10 個しか知られておらず、そのうちの 1 つが T 冠状星団 (T CrB) です。

夜空におけるT. Borealisの位置。写真では、北が上、南が下、東が左、西が右です（写真は Stellarium より）

発生メカニズム

T かんむり座の爆発メカニズムは、連星系の構成と密接に関係しています。この系は、太陽の1.37倍の質量を持つ白色矮星と、太陽の1.12倍の質量を持つ赤色巨星で構成されており、公転周期は227.6日です。白色矮星は、その強力な重力を利用して、伴星である赤色巨星から物質（主に水素）を吸収します。これらの物質は白色矮星の表面に蓄積され、白色矮星の重力によって圧縮され、温度が上昇します。フェルミ温度（約7×10^7K）に達すると、白色矮星の表面で激しい核融合反応が急速に引き起こされ、大量のエネルギーが放出され、白色矮星が急速に明るくなり、新星爆発が発生します。その後、T かんむり座の連星系は徐々に爆発前の状態に戻り、約 78 年後に再び爆発が起こることになります。

左：T. Borealis の爆発前。右：T. Borealis の爆発後（シミュレーション画像）（参考文献 7 からの画像）

歴史

かんむり座T星は地球から約2,600光年離れており、地球に最も近い繰り返し新星です。噴火していないときの明るさは約10等級で、繰り返し発生する新星の中で最も明るい。 2023年以前に知られているT冠座の爆発は、1866年5月12日（イギリスの天文学者ジョン・バーミンガムが発見）と1946年2月9日（イギリスの天文学者ノーマン・ナイトとアメリカの天文学者アーミン・ドイチュが発見）の2回のみである。この2回の爆発の間、かんむり座T星は1000倍以上明るくなり、最大光度は約2.5等級（繰り返し発生する新星の中で最も明るい）に達し、夜空で肉眼で見える天体となった。 1866 年の T. Borealis の爆発時には、世界中の観測者が比較的豊富な観測データを取得しましたが、これは新星観測史上初めてのことでした。イギリスの天文学者ウィリアム・ハギンズと化学者ウィリアム・ミラーは、T. Borealis のスペクトルを初めて取得しました。これは、人類による新星のスペクトル観測としては初めてのことでした。

1866年5月16日にハギンズとミラーが撮影したT Coronae Borealisのスペクトル（参考文献15より）

1946 年の T. Borealis の爆発の歴史的画像。中央の円の中の明るい星は、T. Borealis です。この写真は、ハーバード天文台が 1946 年 2 月 12 日に撮影したもので、T. Borealis の爆発から 3 日後、明るさが 4.3 等級にまで暗くなったときです (写真提供: Star Glass)

2023年、アメリカの天文学者ブラッドリー・シェーファーは、歴史文書の中に、それぞれ1217年10月と1787年12月に発生した、さらに2回のT. Borealisの爆発の記録を発見し、これにより記録されたT. Borealisの爆発の数は4回となった。

感染拡大前の兆候

1920 年以来、アメリカの天文学者レスリー・ペルティエは、新たな爆発現象を発見することを期待して、T かんむり座の観測を頻繁に行ってきました。 1935 年、彼はかんむり座 T 星がわずかに明るくなり、その後 10 年間続くプラトー期に入ったことに気づきました。 1945年、彼はかんむり座T星が再び暗くなるのを観測した。当時、新星の繰り返し現象についてはほとんど知られていなかったが、ペルティエは大胆な予測を立てた。1945年以降、かんむり座T星は暗くなり始めており、再び爆発する兆候を示しているというのだ。案の定、1946年2月9日、80年ぶりにT. Borealisが再び噴火したが、ペルティエは当日早朝に目覚まし時計で起こされた後、風邪の症状が出ていることに気づき、休むためにベッドに戻り、いつものようにT. Borealisを観測しなかったため、発見を逃した。ペルティエは著書『星明かりの夜：星を眺める人の冒険』の中で、この体験を振り返り、後悔の念をこめてこう書いている。「自分の失敗の責任は自分にあるが、それでもT. ボレアリスはもっと私に配慮すべきだったと思う。私たちは長年の友人で、眠っている間、私は何晩もT. ボレアリスを見守ってきた。…今も見守っているが、警戒している。もう私たちの間には温かさはない。」

1946 年の爆発前と後の光曲線 (画像出典: Wikipedia)

噴火前の減光は、T Coronae Borealis に特有の現象のようです。過去10年間の観測データによると、かんむり座Tは2015年に再びわずかに明るくなり、その後はプラトー期に入った。 2023年3月から4月にかけて、かんむり座Tは予想通り暗くなりました。これはもうすぐまた爆発するということでしょうか?天文学者たちは、各爆発の前後の光の変化が同様であると仮定すると、T Coronae Borealis が2024年2月から9月の間に爆発する確率は68%、2023年12月から2024年12月の間に爆発する確率は95%であると予測している。

今後の流行

下の図は、1842 年 6 月 10 日から 2024 年 3 月 30 日までの期間における T Coronae Borealis の歴史的な光度曲線を示しています。2 つの大きな増光は、それぞれ 1866 年と 1946 年の爆発に対応しています。最近の光度曲線はプラトー期から急速に減光していることが分かりますが、これは1946年の発生前の時期と非常によく似ており、これまでの予測は不合理ではありません。

T コロナエの光度曲線。縦軸は大きさ、横軸はユリウス日です。赤はVバンドの限界等級、緑はVバンドの等級、青はBバンドの等級を表す（参考文献10、AAVSOのデータ）

今後の爆発が以前の爆発と同様の明るさの変化パターンをたどる場合、次の予測も立てることができます。爆発後、T Coronae Borealis は 1 日以内 (または数時間以内) に明るさのピークに達し、等級は約 2 となり、肉眼で見えるようになります。これは、V1500 Cygni 以来最も明るい新星となります (V1500 Cygni は 1975 年に最大輝度約 1.9 等級で爆発しました)。その後、かんむり座T星は暗くなり始め、肉眼で見える明るさ（6.5等級より明るい）を約1週間維持します。爆発から1か月後、かんむり座T星は爆発前の明るさ、つまり等級10程度に戻ります。爆発から3か月後、Tコロナは再び明るくなり、明るさは8等級に達し、その後ゆっくりと暗くなり、このプロセスは4か月間続きます。その後、かんむり座T星は8年後に通常の明るさに戻るまでプラトー期に留まります。これは 1866 年と 1946 年の爆発の一般的な状況でもあります。T Coronae Borealis の明るさの変化は非常に複雑であることがわかります。これらの特異な現象の原因は何でしょうか?彼らは今回の流行とどう関係があるのでしょうか？これについては天文学者の間でも意見が分かれている。新星研究を専門とするシェーファー教授は、「5人の理論家が5つの全く異なる説明をするだろう」とコメントした。

1866年と1946年の爆発の前後の光度曲線は非常に似ています（画像は参考文献10より）

継続的な監視

新星としては、T Coronae Borealis は比較的明るいため（爆発前も爆発後も）、天文学愛好家による観測に非常に適しています。星明天文台は、我が国初の天文調査と発見に取り組むアマチュア天文台として、2023年夏にT. Borealisのスペクトル観測を開始し、その後、T. Borealisの爆発前後の全体像を描くことを目指して、マルチバンド測光観測を開始しました。同じ趣味を持つ人は、ここ数か月間のかんむり座T星の位置にも細心の注意を払うことができます。観測方法は、スペクトル観測、携帯電話やカメラによる写真撮影、望遠鏡による目視観測、さらには肉眼による観測など、多岐にわたります。

監視の際には、T ボレアリスの各爆発前の観測データが比較的少なく、爆発発生の前後で複雑な光がどのように変化するかについて天文学者がまだよくわかっていないという事実にも注意を払う必要があります。さらに、T ボレアリス システムの白色矮星の構成も謎に包まれています。これらの不確実性により、爆発の時期を予測する信頼性は高くありません。

幸いなことに、科学技術の進歩により、人類はマルチバンド、マルチメッセンジャーの観測を行うことができるようになり、T Coronae Borealis の特性についてより深く理解できるようになりました。これらの謎は、今後の爆発で解明されると予想されます。

参考文献

（１）再放出された新星の爆発を観測した[J]。天文学愛好家、2006(9):41-41。

（２）呉成源集積性白色矮星および関連天体に関する研究[D]中国科学院大学、2019年。

（３）S.スターフィールドら熱核暴走と古典的新星爆発[J]。太平洋天文学会出版物、2016年、128。

（４）RZ、AG、MF B、他T コロナエ・ボレアリスにおける H α の急速な変動[J]。太平洋天文学会出版物、2005年、117(829)。

（５）A. D, L. H, K. P. T CrBにおける長時間フリッカーに関する新たな見解[J].国際天文学連合コロキウム、2004、194。

（６）A.NM、M.AT、A.AT、他バースト前の再発性共生新星 T コロナエ [J]。天文学レターズ、2024年、49(9)。

（７）オメーラJS. T CrBは上昇しているのか？[J]天文学、2020、48(7)。

(8) ノヴァ爆発の映像、北極冠の「新しい」星、NASA、https://blogs.nasa.gov/Watch_the_Skies/2024/02/27/view-nova-explosion-new-star-in-northern-crown/

(9) ジェレミー・シアーズ、「再発新星Tコロナエの次の噴火に備えよう！」、英国天文学協会、https://britastro.org/section_news_item/get-set-for-the-next-eruption-of-the-recurrent-nova-t-coronae-borealis

（10）ブラッドリー・E・シェーファー、「1842年から2022年までの再発新星T CrBのBおよびV光度曲線、噴火前後の独特な高状態、複雑な周期変化、そして2025.5±1.3年の噴火」、王立天文学会月報、2023年9月、3146–3165。

（11）ブラッドリー・E・シェーファー、「再発性新星T CrBは、1787年12月と1217年10月頃にも噴火が観測されていた」『天文学史ジャーナル』2023年11月号。

（12）ブラッドリー・E・シェーファー他T CrB の噴火前減光を発表: 再発新星 T CrB は 2023 年 3 月/4 月に噴火前減光を開始したばかりなので、噴火は 2024.4±0.3 年頃に発生するはずです、AAVSO、https://www.aavso.org/news/t-crb-pre-eruption-dip

（13）ブラッドリー・E・シェーファー、「再発新星T CrBは、今後1年間であなたの人生で最も明るい新星になるでしょう。」 AAS紀要、2024年、56(2)。

（14）ロビン・ジョージ・アンドリュース、「死んだ星が間もなく地球の空に一生に一度のショーを巻き起こすだろう」、サイエンティフィック・アメリカン、https://www.scientificamerican.com/article/this-nova-will-soon-erupt-as-a-once-in-a-lifetime-new-star-in-the-night-sky

（15）アレン・W・シャフター『銀河系外新星：歴史的視点』IOP出版、2019年

（16）GCアヌパマ、「再発新星：それらについて私たちは何を知っているか？」国際天文学連合紀要、2011年、7（281）、154-161。