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オリオン座でリゲルに次いで2番目に明るい赤みがかった大きな星、ベテルギウスは、何年も天文学者を困惑させてきた。2019年10月から、ベテルギウスはかなり暗くなり始め、最終的には数ヵ月後には通常の明るさの3分の1になった。そして、更に不思議なことに、再び明るくなり始め、(2022年2月現在)通常の明るさの範囲にとどまっている。これは、星の明るさが変化したのではなく、周囲の塵の雲に原因があると思われる。

NASAハッブル宇宙望遠鏡(HST)や他のいくつかの観測所のデータを用いて、天文学者は質量放出(SME)が原因であると結論付けた。この現象は、2019年にベテルギウスがかなりの量の物質を放出し、それが冷えて太陽系外縁部のダストリングを形成し、星を見えなくしたときに起こった。コロナ質量放出(CME)の際に私たちの太陽で定期的に起こることとは対照的に、ベテルギウスは通常のCMEのおよそ4000億倍の質量を放出したのだ。このような現象が通常の星の振る舞いで見られたのは、今回が初めてとなる。

天空で最も大きく明るい星のひとつであるベテルギウスは、夜空でオリオン座の右側の “肩” を見れば簡単に見つけることができる。この赤色超巨星は、星が主系列の段階を終えて膨張し、著しく大きくなったときに起こるものだ。もし太陽系にあれば、ベテルギウスは水星から火星までをも飲み込み、その外面は木星の軌道を越えて広がっていくだろう。また、この星は半規則型変光星と呼ばれ、時間の経過とともに明るさが変化するが、周期があり予測可能であることを意味する。

ベテルギウスは夜空で目立つ星なので、小型望遠鏡や双眼鏡、そして肉眼でも簡単に観測することができました。ハーバード大学・スミソニアン天体物理学センター(CfA)の天文学者であるAndrea Dupree氏と彼女の同僚は、正確な原因を突き止めるために、由緒あるハッブル望遠鏡による観測に頼った。1996年、Dupree氏と宇宙望遠鏡科学研究所(STScI)の Ronald L. Gilliland氏は、ハッブル望遠鏡を使ってベテルギウスの表面にあるホットスポットを観測し、太陽以外の恒星を直接撮影した最初の画像となった。

今回Dupree教授らは、ハッブル望遠鏡の観測に加え、他の観測装置による画像や分光データを組み合わせることで、ベテルギウスの現象発生前、発生中、発生後の挙動を完全に把握することに成功したの。これには、ロボット観測機 STELLAフレッド・L・ウィップル天文台のティリングハスト反射エシェル分光器(TRES)NASA の太陽地球関係観測衛星(STEREO-A)米国変光星観測者協会(AAVSO)からのデータも含まれている。これらの観測により、2019年にベテルギウスは「スタックを破り」、膨大な量の物質を宇宙空間に放出したことが明らかになった。

この大規模な放出は、CMEと同様に、星の奥から沸き上がる超高温物質の浮力ジェット(別名:対流プルーム)によって引き起こされた可能性が高い。このプルームは全長100万km以上、質量は月の数倍にもなると推定されている。この衝撃と脈動は、ベテルギウスの外殻(光球)を大きく吹き飛ばすのに十分だった。放出された物質は、その下のベテルギウス表面に大きな冷却域を作り、冷却されて大きな塵の雲を形成したのだろう。

しかも、このときの出来事による衝撃から、ベテルギウスはまだ完全に回復していない。この超巨大天体の400日周期の脈動は、200年近い観測の中で初めて(おそらく一時的に)消失したのだ。この明るさと表面運動の変動が突然消えたことは、この大爆発がいかに破壊的であったかをさらに証明するものだ。Dupree教授は最近のNASAのプレスリリースで次のように説明している。

ベテルギウスは今、非常に珍しいことを続けています。星の表面から巨大な物質が放出される現象は、これまで見たことがありません。私たちは、完全に理解できないまま、何かが進行しているのです。ハッブル宇宙望遠鏡で直接観測し、表面の詳細を明らかにすることができる、まったく新しい現象なのです。私たちは、星の進化をリアルタイムで見ているのです。

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この図は、赤色超巨星ベテルギウスの表面の大部分が巨人状に放出された後の、明るさの変化をプロットしたものである。(出典:NASA/ESA/Eizabeth WheatleyNASA/ESA/Elizabeth Wheatley (STScI))

これらの観測から、赤色巨星が一生の後半に核燃料をゆっくりと使い果たし、最終的に超新星爆発を起こすまでの間に、どのように質量を失っていくのか、新たな手がかりが得られるかもしれまない。赤色巨星の終末期にどれだけ質量を失うかは、その星の運命を大きく左右することになる。また、この現象が太陽のコロナからの放出と完全に異なることから、SMEとCMEは別の種類の恒星現象であることが示唆される。ベテルギウスの最近の振る舞いを見ても、すぐに超新星爆発を起こすとは考えにくい。

TRES とハッブル望遠鏡で得られたスペクトルによると、ベテルギウスの外層は通常の状態に戻っているが、表面には光球の再構築に伴う浮力の兆候が残っている。Dupree教授らは、光球の下にある星内部の対流セルが、バランスの悪い洗濯機のようにドタバタと動いているのではないかと指摘している。今後、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)の高度な赤外線光学系を使って、放出された物質を検出するための観測も行われる予定だ。

このような観測によって、ベテルギウスから遠ざかっていく放出物質の詳細が明らかになり、なぜこのような現象が起きたのか、さらなる手がかりを得ることができるかもしれない。SMEとCMEの違いや、SMEが与えるダメージを知ることは、”惑星防衛 “に大きく貢献するかもしれないのだ。

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この記事は、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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