天文学者たちは星同士の衝突を目撃した

星の命は、人間の命と似て、瞬く間に終わることが多い。数十億年燃え続けた中程度のサイズの星は、赤くなり、膨らんで巨大化し、外層をはがれ落ちる。これらはすべて、1000年ほどの間に起こる。この断末魔の苦しみによって、塵とガスの雲（惑星状星雲と呼ばれる）が放出され、星間空間全体に星屑が散らばる一方、複雑な形状と（人工的に作られた）サイケデリックな配色で天文学ファンを楽しませている。

しかし、天体物理学者たちは、この話がそんなに単純なはずがないことをずっと前から知っていた。恒星は単純な丸いガスの球体だが、これらの元恒星の多くは複雑で、まったく球形ではない形をしている。これらの場合、おそらく近くの恒星が死の瞬間に巻き込まれ、激しくモデル化が難しいタンゴを踊ることになったに違いない。現在、チリの ALMA 観測所を使用して、天文学者のチームが、ダンスの最中のそのようなシステム (HD101584 と名付けられている) のこれまでで最も鮮明な画像を撮影し、理論家たちにこのまれなイベントの詳細な観察を与えている。

「これらの観測で最も興味深いのは、この系が進化の段階にあることがわかったことだ」と、この研究には関わっていないカナリア諸島天体物理学研究所のデイビッド・ジョーンズ氏は言う。「この2つの星は1000年かそれより前に衝突し始め、HD101584はまさに『生まれたばかり』の状態だ」

HD101584 が初めて注目を集めたのは 1980 年代、天文学者がスペクトルの赤外線部分でやや明るすぎる明るさに気づいたときだった。これは、塵とガスが系内を渦巻いていることを示唆していた。その後の観測で、この恒星が揺れているのがわかり、近くの伴星からの重力の影響を受けていることが示唆された。

天文学者たちは、ALMA が詳細な観測を行うまで待たなければならない。ALMA は、何マイルもの幅を持つ望遠鏡として機能するように配置できるパラボラアンテナの配列である。我々の銀河系内の「南十字星」の近くのおそらく 3,000 光年離れたところにある HD101584 にズームインすると、誕生間もない星雲の雲の形が、これまで見たことのないほど詳細に明らかになった。

星自体の可視光は見えないため、ALMA はシステムのガスと塵を画像化し、赤外線と電波の間にある光を使用してそれらの速度を測定します。地球から見ると、緑色の円は外側に放出された物質のリングを表しています。このリングは、中央の緑色の点の中央で互いの周りを回る 2 つの星の平面に平らにあります。強力なジェットが分子ガスを私たちに向かって直接 (青) または私たちから遠ざかるように (赤)、秒速約 100 マイルで噴射します。これらの短縮構造は地球からは円形に見えますが、横から見ると、中心の星から引き裂かれるように伸びた水滴のような形になります。

スウェーデンのオンサラ宇宙天文台の天文学者で、今回の研究に携わったハンス・オロフソン氏は、これらの特集記事の中で、恒星のドラマの物語を見ている。約1,000年前、中心星は燃料を使い果たし、膨張して赤色巨星となった。私たちの太陽も数十億年後には同じことをして、その過程で内惑星（私たちを含む）を焼き尽くすだろう。この恒星に惑星があったかどうかは誰にも分からないが、伴星はあった。そして、この恒星は大きくなりすぎて、文字通り伴星を飲み込んだ。つまり、ある恒星が別の恒星の個人的空間に深刻に侵入する、あまり理解されていない「共通エンベロープ」進化の段階に入ったのだ。

赤色巨星の燃えるようなプラズマの内側を周回する伴星は、浮かんでいるのに必死で、パートナーの中心核に向かって急速に螺旋状に進んでいった。巨星が同時に爆発して物質を吹き飛ばし、伴星が外殻から出てくるほどに縮んでいなければ、2つの星は衝突していただろう。今日、2つの星は金星と太陽ほどの距離で平和に周回している。相互作用は始まったときと同じくらい早く終わったが、天文学者がアルマ望遠鏡を200年ほど早く建設していれば、それをリアルタイムで観察できたかもしれない。

しかし、昨年、天文学と天体物理学の雑誌に掲載された新しい観測結果は、次善の策を示している。天体物理学者が「急降下」と呼ぶ螺旋状の形成は、初期のゆっくりとした軌道形成よりもはるかに速く起こるため、現在のところ、その全過程を最初から最後まで説明できる理論はない。その代わり、理論家たちは一歩ずつ捉えようとしている。その結果、全体像は大ま​​かで不確かなままであり、この現実のスナップショットは非常に貴重である。「シミュレーションでは、このような完全な構造は得られません」と、カナダのアルバータ大学で共通外層進化を研究している天体物理学者のナターシャ・イワノバは言う。

彼女は、新しいデータに祝うべき成功と熟考すべき謎の両方を見出している。特にジェットは、このような系が突入時に噴出するはずのジェットの形状と質量と一致しており、さらに分析を進めれば、ジェットが突入前か突入中に発生したかという小さな論争に決着がつくかもしれないと彼女は言う。また、緑色のガス（赤色巨星の外殻の残骸）のリング状の形状も奇妙だと彼女は考えており、このような系はすべて、球殻ではなく、平らな赤道パンケーキとして外層を放出するのではないかと考えている。

今後の観察と分析によってこれらの疑問のいくつかは解明されるかもしれないが、今のところ研究者たちは、このような絶妙なタイミングでスナップショットを撮影できた幸運に驚嘆するにとどまっている。「とても素晴らしい光景だったので、うれしい驚きでした」とオロフソン氏は言う。