天文学者らは最近、地球から約145光年離れた古代の白色矮星LSPM J0207+3331が、約30億年間冷却されているにもかかわらず、惑星の破片を蓄積し続けていることを発見した。さんかく座のこの星は、塵の円盤を持つことが知られている中で最も古く、最も低温の白色矮星の 1 つであると考えられており、また、恒星系の進化に関する従来の理解に疑問を投げかけています。

この研究は、モントリオール大学の博士課程の学生、エリカ・ル・ブルデー氏が主導しました。研究チームは当初、2019年に「バックヤード・ワールド：プラネット9」プロジェクトを通じてこの星を発見し、その後ハワイのケック望遠鏡で、この星が発する赤外線信号がダストリングと一致し、強い重力が小惑星を引き裂いて星の周囲にダストディスクを形成していることを示していることを確認した。

研究者らは、今回の発見は、たとえ白色矮星が何十億年も存在していたとしても、惑星の破片や彗星、さらには惑星が依然として軌道上に長期間留まり、ずっと後に撹乱されて星に落下する可能性があることを示していると述べている。

研究チームはスペクトル分析を通じて、白色矮星の大気中にナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、カルシウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ストロンチウムを含む13種類の重元素を特定した。通常、重元素は水素が豊富な白色矮星内に急速に沈降するため、検出が困難になりますが、今回の結果は予想をはるかに上回りました。

研究はさらに、これらの破片は層状の進化を経た岩石が豊富な天体から来た可能性が高いことを指摘した。その構造は地球やベスタに似ており、金属の核と岩石のマントルを備えています。化学組成の点では、鉄にマグネシウムとシリコンがわずかに不足していることを除いて、地球の物質に非常に近いです。また、炭素元素の特徴がないことは、原料物質に明らかな揮発性炭素成分が含まれていないことを示しています。

共著者のモントリオール大学教授パトリック・デュフォー氏は、白色矮星は人類が系外惑星の組成を直接測定できる数少ない窓のほぼ1つであると述べた。惑星の破片が星に近づきすぎると、潮汐力によって引き裂かれ、星の大気を汚染し、鮮明な化学物質の「指紋」が残ります。

研究チームはまた、弱いCa II HおよびK線核の発光も検出し、この特徴を示すことが知られている唯一の孤立した汚染白色矮星となった。この研究では、これは恒星の高層大気で追加の物理的過程が起こっていることを意味している可能性があると考えており、そのためモデルの計算に重元素を含めることが特に重要であり、そうでないと白色矮星の構造とパラメータの推論に影響を与えることになる。

以前は、この星の赤外線過剰は2つの塵の輪から来ていると考えられていたが、新しい分析では、ケイ酸塩で構成された1つの塵の円盤だけが11.6ミクロンで観測された信号を説明できることが示され、これにより系の構造の説明も簡単になる。

なぜこれらの破片がこれほど遅い段階で星に落ちたのかについては、研究はまだ決定的なものではありません。可能性の 1 つは、この系の巨大な惑星が長年にわたって小さな天体の軌道を徐々に乱したということです。もう一つの可能​​性は、近くを通過する星がこれらの破片の経路を変えたということです。研究チームは、将来的には、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の助けを借りたり、欧州宇宙機関のガイアミッションからのアーカイブデータと組み合わせたりすることで、2つの説明をさらに区別できるようになると考えている。

研究者らは、白色矮星の最も一般的なタイプは水素が豊富な白色矮星であり、これらの中で最も冷たいものが天の川銀河で最も古い星になる傾向があると指摘した。このような星が過去にまだ物質を降着させているかどうかについてはあまり注目されていなかったため、この事件は天文学界に探索範囲を拡大し、より類似した天体を再調査するよう促している。

この発見は、星が死んだ後何十億年も惑星系が活動的で複雑なままである可​​能性があることを示唆しています。これらの後期降着現象を研究することは、人類が遠い世界の構成を理解するのに役立つだけでなく、将来の太陽系の運命を理解するための重要な参考資料を提供する可能性もあります。