きらきら輝く小さな星、この星が暗くなっている理由は→

明るくなったり暗くなったりする星

2021年、オランダのライデン大学の天文学者マシュー・ケンワーシー氏は太陽系外惑星の環を探していた。彼は、数多くの望遠鏡で収集したデータを調べて、異常に明滅したり暗くなったりする星を探します。爆発する星を空で監視するASASN-SN調査ミッションのデータで、彼は可視光で繰り返し明滅する太陽のような星を捉えた。

地球から約1,800光年離れたこの星は、ASASSN-21qjと名付けられています。数か月にわたって、可視光線では明るさが減ったり、元の明るさに戻ったりを繰り返しました。このように星が暗くなるのを観測するのは珍しいことではなく、これは通常、星と地球の間を物質が通過することによるものと考えられています。

しかし、ケンワーシー氏がソーシャル ネットワーキング サイトに ASASSN-21qj に関する投稿をした後、アマチュア天文学者のアルトゥ・サイニオ氏の注目を集めました。サイニオ氏は、ASASSN-21qjの可視光の減光が観測される約900日前に、この星の赤外線放射が約4%増加したことを指摘した。

この情報は物語の流れを完全に変えました。彼らは疑問を抱いていました。これら 2 つの観察結果は関連しているのでしょうか?もしそうなら、ASASSN-21qj に一体何が起こったのでしょうか?

現在、ネイチャー誌に掲載された新たな研究で、ケンワーシー氏とその同僚は、可能性のある答えを提示している。彼らは、両方の観測結果は2つの惑星の巨大衝突によって説明できると考えている。

この画像は、惑星の衝突によって生成された巨大な輝く惑星を示しています。衝突後、氷と岩石の破片が放出され、画像の背景にある地球とその主星の間を通過しました。 (画像: マーク・ガーリック)

大きな衝突の後

巨大衝突は惑星形成の最終段階でよく起こると考えられており、惑星の最終的な大きさ、構成、熱状態を決定し、これらの惑星系内の物体の軌道を形成します。私たちの太陽系では、天王星の奇妙な傾き、水星の高密度、そして月の存在はすべて、巨大な衝突によって引き起こされたと考えられています。しかし、これまで天文学者たちは、こうした巨大な衝突が天の川銀河で起こっているという直接的な証拠をほとんど持っていなかった。

ASASSN-21qj の観測結果を巨大衝突で説明するには、衝突後の最初の数時間で、衝突によって星自体よりも多くのエネルギーが放出されたはずだ。衝突によって生成された物質は非常に高温になるため、溶けたり、蒸発したり、あるいはその両方が起こるでしょう。

さらに、このような衝突により、元の惑星の数百倍の大きさの高温で発光する物質も形成される可能性があります。 ASASSN-21qj の赤外線増光を捉えた広域赤外線サーベイ エクスプローラー (WISE) はこの現象を観測しなかったが、これは WISE が ASASSN-21qj を約 300 日おきにしか観測しないため、衝突によって生じた初期の閃光を見逃したためである可能性がある。

しかし、このような衝突によって生じた膨張した惑星体が冷えて、新しい惑星として認識できる大きさに縮小するには長い時間がかかります。当初、このような「衝突後天体」が最大等級に達したとき、それが発する光は、星が発する光の数パーセント程度の高さである可能性があります。このような物体は、赤外線増光現象（観測されたとおり）を引き起こす可能性があります。

同時に、このような衝突により、大量の破片が恒星の周りのさまざまな軌道に放出されることになる。この破片の一部は衝突の衝撃で蒸発し、その後凝縮して氷と岩の微細な結晶の雲を形成したと考えられる。時間が経つにつれて、これらの塊状の雲に含まれる物質の一部がASASSN-21qjと地球の間を通過し、星からの可視光の一部を遮り、観測時に星が暗く見えるようになります。

氷巨大惑星

上記の説明が正しいと証明されれば、この恒星系の研究は、新しい世界の誕生をリアルタイムで観察し、惑星形成の重要なメカニズムを解明する絶好の機会となる可能性があります。

これまでの限られた観測からでも、天文学者は非常に興味深い情報を得ることができます。まず、研究者たちは、観測されたエネルギーを放出するには、「衝突後の物体」が地球の数百倍の大きさになる必要があると考えている。これほど大きな天体を形成するには、衝突する惑星のそれぞれが、天王星や海王星のような「氷の巨星」のように、地球の数倍の質量を持つ必要がある。

2つの惑星は大きさが海王星と似ていると思われます。 (写真/NASA/JPL)

第二に、研究者らは「衝突後の物体」の温度は約700℃であると推定している。そのような温度では、衝突した物体が完全に岩石と金属でできていたはずがありません。少なくとも惑星の 1 つの外側の領域には、水のような沸点の低い元素が含まれていたに違いありません。

これら2つの点を組み合わせると、天文学者は、これは海王星のような氷に富んだ2つの惑星の衝突であるはずだと考えています。

赤外線が明るくなるのと可視光線が暗くなるのには時間差があり、これは衝突が星から遠く離れた場所で起こったことを意味します。恒星から遠く離れた氷の巨大惑星を持つこのような系は、天文学者が他の恒星の周りでよく観測する密集した多くの惑星系よりも、私たちの太陽系に似ています。

最も興味深いのは、天文学者が今後数十年にわたってこのシステムの進化を観察し続け、新しい惑星の誕生をリアルタイムで観察し、結論を検証できることです。今後、研究者らはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）などの強力な機器を使用して、破片雲内の粒子の大きさと組成、「衝突後の物体」の上層の化学組成を判定し、これらの高温の破片がどのように冷却されるかを追跡する予定だ。その過程で、新たな衛星の出現を観測することもできるかもしれない。これらの観測は、巨大衝突が惑星系にどのような影響を与えるかを理解するのに役立つ理論的情報を天文学者に提供することができます。

#クリエイティブチーム:

編纂者：ふじほくと

レイアウト: ウェンウェン

#参考元:

https://theconversation.com/the-afterglow-of-an-explosive-collision-between-giant-planets-may-have-been-detected-in-a-far-off-star-system-215466

https://www.bristol.ac.uk/news/2023/october/exoplanet-collision.html

https://www.sciencenews.org/article/exoplanet-collision-first-afterglow-infrared-light

#画像出典:

表紙写真と最初の写真: マーク・ガーリック