要約:
オーストラリアのカーティン大学の天文学者は、死んだ星の 1 つである白色矮星が約 8 分ごとに規則的な電波パルスを放出する、非常に珍しい連星系を発見しました。伴星は太陽に似た星です。科学者らが白色矮星と太陽に似た星からなる連星系でこのような周期的な電波信号を検出したのは今回が初めてで、天の川銀河にある謎めいたタイプの天体を理解するための新たな手がかりが得られた。
GPM J071507−114153 と名付けられたこの星系は、地球から 5,000 光年以上離れたところにあり、互いに周回する 2 つの星で構成されています。そのうちの 1 つは白色矮星で、星が核燃料を使い果たして進化した後に残された高密度の核です。もう 1 つは G 型星で、私たちの太陽と同様のスペクトル型と基本特性を持っています。
科学者によって以前に発見された同様の電波パルス系には通常、白色矮星やより小型で低温の赤色矮星が含まれているため、この発見は特に興味深いものです。今回発見された伴星は太陽に似た恒星であり、この種の謎の天体はこれまで知られていたものよりも豊かな組成を持っている可能性があることがわかった。
研究者は、このタイプの天体を「長周期過渡現象 (LPT)」と呼ばれるカテゴリに分類しています。このような物体は、数分から数時間の間隔で電波パルスを放射し、信号が周期的にオンとオフを繰り返す可能性があります。国際電波天文学研究センター（ICAR）の研究者らが2021年にこのような天体を初めて発見して以来、天文学者らは約12の同様の系を確認しているが、それらが電波を発生させるメカニズムはまだ完全には解明されていない。
科学者たちはこれまでに、白色矮星やその他の星からなる連星構造をいくつかの長周期の過渡的な発生源で発見していましたが、どの星が電波信号を発したかを特定することは常に困難でした。この研究で得られた重要な進歩は、研究者らがついにパルス信号の変化を通じて連星軌道上の白色矮星の動きを直接観察することができたことである。
論文の筆頭著者であり、平方キロメートルアレイ天文台 (SKAO) の委託科学者であるサム・マクスウィーニー氏は、研究者らが伴星を周回する白色矮星の運動特性を特定するのに十分な明瞭な信号を取得したのはこれが初めてであると述べた。したがって、科学者は、電波パルスが白色矮星の近くの領域から発生しているか、あるいは白色矮星自体から直接発生している可能性さえあると判断できます。
この判断を検証するために、研究チームはオーストラリアのポーシースーパーコンピューティング研究センターを利用して100時間以上の電波観測データを処理し、パルス信号と白色矮星の軌道運動を分析しました。
この発見には予期せぬ利点もあります。白色矮星が発する電波パルスは、実際に伴星の活動を研究するための自然な検出ツールになります。
論文の共著者でカーティン大学准教授のナターシャ・ハーリー・ウォーカー氏は、白色矮星が発する電波が太陽に似た星の周囲の空間を通過する際、信号が星の活動の影響を受けることを研究者らが発見したと述べた。これらの変化を分析することで、研究チームは伴星の表面で星のフレアを特定することができました。
この現象は、太陽のフレア活動に似ています。太陽フレアは大量のエネルギーを放出し、地球の磁気圏やオーロラに擾乱を引き起こす可能性があります。この研究は、天文学者が電波を使用して、5,000光年以上離れた別の星での同様の活動を検出できることを示しています。
研究者らはまた、白色矮星がその軌道中に強い磁場のある領域の背後を通過したことも観察しました。科学者らは、この領域はおそらく一種の恒星プロミネンス、つまり磁場によって束縛されることが多く、恒星の活動期間中に劇的に変化する可能性のある星の表面から伸びる大きなプラズマ構造であると推測している。
研究チームは、オーストラリアのマーチソン広視野アレイ電波望遠鏡 (MWA) を通じてこのシステムを初めて発見しました。この望遠鏡は、オーストラリアから観測できる天の川天全体をスキャンすることができ、研究者が大量の電波信号の中から珍しい周期天体を探すのに役立ちます。
チームはその後、南アフリカの MeerKAT 電波望遠鏡を使用してターゲットの正確な位置を特定し、次にハワイのマウナケアにあるケック天文台 (W.M. ケック天文台) を使用して光学観測を行い、最終的に系内に G 型恒星の存在を確認しました。
この発見は、新世代の大規模電波天文学施設が建設される前に、既存の主要な機器の科学的発見能力を証明するものでもあります。 MWA と MeerKAT は、それぞれ、将来の平方キロメートル アレイ天文台の 2 つの主要コンポーネントである SKA-Low と SKA-Mid のパイロット プロジェクトです。前者はオーストラリアにあり、後者は南アフリカにあります。
研究者らは、平方キロメートルアレイ天文台が徐々に完成することで、電波望遠鏡の感度と観測能力がさらに向上すると考えています。天文学者らは、以前は特定することが困難であった、より詳細な電波信号データを取得することが困難であった、より長周期の一時的な発信源を発見することが期待されている。
この研究の重要性は、これまで未確認だった連星の組み合わせを発見しただけでなく、長周期過渡信号源の研究における重要な問題、つまり電波信号が連星系のどの星から来たのかを解決することでもある。パルス放射線の発生源として白色矮星を特定することで、科学者は磁場の構造、星の活動、およびそのような天体の連星間の相互作用をさらに研究することができます。
関連する論文のタイトルは「太陽のような伴星を伴う長周期過渡現象」で、Nature Astronomy に掲載されました。
現在、長周期過渡源は、天文学においてまだ完全には理解されていない一種の神秘的な天体です。数分、場合によっては数時間に一度だけ電波パルスを発する挙動は、1秒間に複数の信号を発する通常のパルサーの特性とは全く異なります。この発見は、これらの異常な信号を説明する新たな観察証拠を提供しますが、その背後にある完全な物理的メカニズムについてはまださらなる研究が必要です。
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