死にゆく恒星が惑星を飲み込む様子を初めて観測！高感度と広い視野だから見える！

私たちの視点から見ると、空の星は永遠で不変であるように見えます。しかし、天文学者たちは、太陽を含むすべての星には寿命があることをずっと以前から発見してきました。星が死ぬとき、その星を周回する惑星が近ければ、容赦なく飲み込まれてしまいます。

最近、MIT、ハーバード大学、カリフォルニア工科大学などの研究機関が、有名な科学雑誌「ネイチャー」で、死にゆく恒星が周囲の惑星を飲み込むという現象を報告した。このような光景は以前から予想されていたが、実際に撮影されたのは今回が初めて。

では、私たちとは何の関係もないように思える事柄をなぜ気にする必要があるのでしょうか?実際、将来、地球は同じ運命に直面するでしょう。

誕生から死に至るまで、星はその生涯の中でさまざまな進化の段階を経ます。星の生涯全体の中で、最も長い段階は「主系列」段階であり、私たちの太陽は現在この段階にあります。 「主系列」段階を終えた星は死に向かって進み、それは星の燃料が尽きようとしていることを意味します。この死にゆく過程で、星はどんどん大きくなっていきます。例えば、質量が太陽の 0.7 ～ 2 倍の恒星は、死にゆく過程で最大半径が「主系列」の段階でその半径の約 300 倍に達することがあります。このような巨大な天体は、必然的に、軌道半径がより小さい周囲の惑星のいくつかを飲み込んでしまうだろう。

将来的には、太陽系にもこのような光景が現れるでしょう。現在の太陽の年齢は約46億年です。太陽は年をとるにつれて、その体積も増加します。恒星進化モデルによれば、約64億年後には太陽は急速に膨張するだろう。約3億年後には、太陽は水星と金星の軌道と同じ大きさに膨張し、それらを飲み込むでしょう。約2億年後には、太陽は地球と火星の軌道と同じ大きさにまで膨張し、その後、地球と火星も太陽に飲み込まれてしまいます。

現在天文学者によって観測されている太陽系外惑星の多くは、最終的には恒星に飲み込まれる可能性があるが、そのような出来事を直接捉える可能性は非常に低い。私たちの銀河では、このような現象は年間にせいぜい数回しか発生しないと推定されています。このような現象を捉えるには、観測要件が非常に高く、同時に非常に広い範囲の天空を観測でき、これらの範囲を継続的に観測でき、非常に微弱な源を観測できなければなりません。天文学者の言葉を借りれば、これには高感度と広い視野を持つ時間領域調査が必要です。

この最新の発見で、研究者らは、2017年に開始され、口径約1.2メートルの望遠鏡を使用して、1回の観測で47平方度（月の200倍以上の大きさに相当）を観測できるカリフォルニア工科大学のZTF光学時間領域調査のデータを使用した。

2020年、研究者たちはZTF調査データを使用してある種の爆発する連星系を探索しているときに、偶然この天体現象を発見しました。研究チームは、爆発時に明るさが1,000倍以上増加する連星系を探していたが、今回の現象では、天体の明るさは約100倍しか増加しなかった。その後、研究チームは他のデータを収集し、それをコンピューターシミュレーションと組み合わせた。他の可能性を排除した後、研究者らは最終的に、これは「死にゆく恒星が周囲の惑星を飲み込む」現象である可能性が高いと判断した。

現在、我が国もそのような設備の研究と建設を集中的に行っています。例えば、雲南大学のマルチチャンネル測光調査望遠鏡「メフィスト」は構築されており、3つのバンドを同時に観測することができます。現在建設中の「シティアン計画」では、将来的には広大な天空域（1万平方度、月の5万倍に相当）での高頻度（30分毎の観測）観測が可能となる予定。中国科学技術大学と紫金山天文台が共同で建造した口径2.5メートルの「墨子」調査望遠鏡は、今夏に観測を開始する予定だ。視野はZTF調査（6.55平方度）よりも小さいですが、良好な設置場所と望遠鏡の口径が大きいため、感度は10倍高くなります。

我が国にこれらの観測装置が設置されれば、将来、このような恒星が周囲の惑星を飲み込む現象を捉えることができるようになるだろう。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: ファン・ミン

査読者: ハン・ウェンビオ、中国科学院上海天文台研究員

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司

出典: 星空プロジェクト