要約:
マサチューセッツ工科大学 (MIT) 率いる国際研究チームは、珍しい連星系を発見しました。地球から約 300 光年離れた低質量星が、伴星から物質をゆっくりと吸収しているというものです。このプロセスは、星が惑星を急速に飲み込むというこれまでに観察された現象とは異なり、数十億年続く可能性のある長期にわたる安定した物質移動です。
この星系は ZTF J0440+2325 と名付けられ、天の川銀河に位置しています。この系の 2 つのメンバーは互いに非常に接近しており、87 分ごとに 1 周周します。より軽い天体は褐色矮星で、質量は木星の約 25 倍です。もう一方の星は木星の約85倍の質量です。どちらも低質量天体であり、褐色矮星の軌道全体は太陽の直径内に収まることさえあります。
従来の観測によると、ほとんどの惑星は安定した軌道で恒星を周回していますが、近づきすぎる惑星を恒星が急速に飲み込む例はほんのわずかです。この発見は、まったく新しい進化の方法を示しています。研究者らは、ネイチャー・アストロノミー誌に掲載された論文で、低質量星が継続的かつ安定して別の低質量天体から物質を獲得していることを人類が直接観察したのはこれが初めてだと指摘した。
この発見はもともと、数年前の異常な観察から始まりました。 MIT の物理学准教授である Kevin Birch は、Zwicky Transient Survey (ZTF) の観測データを調べているときに、異常な輝度曲線に気づきました。超新星爆発によく見られる釣鐘型の輝度曲線の代わりに、このターゲットは三角形の変動を繰り返します。
当時、研究チームは「ブラック・ウィドウ・バイナリー」と呼ばれる別のシステムを研究していました。このような星系では、高密度で高速回転する中性子星が、そのそれほど質量の小さい伴星を徐々に飲み込んでいきます。しかし、新たに発見された標的の観察された特徴は、ブラック・ウィドウバイナリの特徴と一致しません。理論によれば、クロゴケグモ連星は明らかな往復スイング効果を示すはずですが、この現象は観測結果に現れず、研究者らはしばらくその正体を説明できませんでした。
近年、バーチ氏と MIT 大学院生のアーロン ハウスホルダー氏は、この謎の信号を再調査しました。彼らは、「系の全体質量が小さければ、2 つの天体の間の軌道運動はよりスムーズになり、激しい揺れは起こらなくなる」という推測を提唱しました。この考えを検証するために、研究チームは複数の望遠鏡を使用してターゲットの追跡観測を実施しました。
観察結果は、システムにわずかではあるが測定可能なぐらつきがあることを示しています。研究者らは、既知の連星系との比較分析を通じて、そこには中性子星が存在しないことを確認した。最終的に、彼らはこれが低質量星と褐色矮星からなる連星系であり、その揺れは他のタイプの天体によって引き起こされるには小さすぎると判断した。
2 つの天体の質量と軌道パラメータを決定した後、研究チームは物質移動現象があるかどうかをさらに研究しました。通常の状況下では、降着プロセスはブラック ホールや中性子星などのコンパクトな天体で最も一般的であり、それらの強い重力によって伴星の物質が引き寄せられて降着円盤が形成されます。
しかし、この系では降着子は非常に小さなブラックホールではなく、実際のサイズが比較的大きい星です。研究者らはコンピューターシミュレーションを使用して褐色矮星の表面上の物質粒子の動きを追跡し、その結果、これらの物質が典型的な降着円盤を形成するのではなく、星の表面に直接落下することが示された。
シミュレーションにより、低質量星が別の低質量天体からの物質を活発に降着させていることが発見されたのはこれが初めてであることがさらに確認されました。研究者らは、落下物質は超高速で星の表面に衝突し、これは小惑星が月に衝突するのと同様のプロセスだと説明した。
この継続的な影響は、最初に発見された三角形の輝度曲線も説明します。褐色矮星が恒星の周りを周回していると、落下物質によって形成される高温のホットスポットが視野内に定期的に現れます。ホットスポットが地球に面しているとき、明るさはピークに達し、規則的な三角波形を形成します。
研究チームは、褐色矮星が毎年星に届ける質量は地球の質量の約 10 万分の 1 に相当すると推定しています。換算すると、これは毎秒約 4,000 万台の大型ダンプトラックの物質の流れ、または毎秒約 1 兆 3,000 億 1 ポンドのブリトーに相当する質量に相当します。
この値は驚くべきことのように見えますが、褐色矮星自体の巨大な質量に比べれば、この損失率は依然として非常に遅いです。したがって、研究者らは、この「食べる」プロセスはすぐには終わらず、非常に長い時間スケールで継続する可能性があると考えています。
研究者らは、恒星、惑星、褐色矮星の間の相互作用に対する人々のこれまでの理解は、通常、恒星が最終的には褐色矮星を完全に飲み込むだろうというものだった、と指摘した。例えば、将来太陽が赤色巨星に進化すると、地球はそのような運命に直面する可能性があります。しかし、ZTF J0440+2325 は別の可能性を示しています。星は必ずしも一度に伴星を飲み込むわけではなく、長く安定した方法で徐々に伴星を「共食い」し、このプロセスが何十億年も続く可能性があります。
三角形の明るさの変化の謎が無事に解明されたため、研究チームはさらに類似した系を探す予定です。彼らはこれを利用して、惑星、褐色矮星、主星の間で起こり得る新たな相互作用メカニズムをさらに理解し、恒星の進化プロセスについての人類の理解を深めたいと考えている。
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