この2人の踊る星はいつか衝突して爆発するだろう

地球から約 8,000 光年離れたところで、2 つの星がダンスを繰り広げています。そのうちの 1 つが先頭に立ち、もう 1 つの星の周りを激しく回転します。そのエネルギーが強すぎて、もう 1 つの星から物質を吸い上げ、核を露出させます。しかし、静止しているもう 1 つの星も強力で、周回するもう 1 つの星の外層を剥ぎ取るほどのパワーを誇ります。このむき出しの星のペアは、天文学者が「ウォルフ・ライエ連星系」と呼ぶもので、2 つの星のダンスは互いに衝突するまで続きます。先週、研究者チームがこのペアの最も複雑な秘密のいくつかを明らかにしました。

これは、高速で回転するウォルフ・ライエ連星系の初の目撃例となる可能性がある。「この考えは30年ほど前から浮上しているが、これまで必ずしも目撃されたわけではない」と、ニューヨークのフラットアイアン研究所計算天体物理学センターの研究員で、この研究には関わっていないマシュー・レンゾ氏は言う。

2018年に発見されて以来、研究者たちがウルフ・ライエ星のペアと呼ぶアペップは、天文学者を困惑させてきた。本当に奇妙な存在であるだけでなく（銀河系で数百個しか見つかっていない）、極めて珍しい特徴もいくつかある。この一対の星は非常に高温で明るいため、回転すると光速の1％もの速さの恒星風を作り出す。この恒星風は恒星を核まで剥ぎ取り、その過程で一対の星の周りに塵のハローを作り出す。この塵は風が動かすのと同じ速さで広がるはずだが、シドニー大学の研究者たちがアペップを発見したとき、その塵が風速のわずか4分の1の速さで動いていることに気づいた。そんなはずはない。この発見はほとんど論理に反する。

「その論理は完全に複雑でした」と論文の筆頭著者である天文学者のイヌオ・ハン氏は言う。王立天文学会月報に掲載された論文で、研究チームはアペプの画像に見られる不一致を説明する数学モデルを提案している。

このモデルを作成するために、チームはまず、チリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡で 3 年間にわたって撮影された何千もの画像を分析する必要があった。「私たちが受け取ったのは JPEG ファイルではありません。非常に乱雑で、ほとんど意味が分からない形式の画像です」とハン氏は説明する。彼の最初の仕事は、画像を「クリーンアップ」し、他の恒星や恒星から発せられる光をすべて取り除いて、アペプをより鮮明に観察できるようにすることだ。

光のノイズをすべて取り除くことで、研究チームは2つの星を詳しく観察することができた。研究チームは、2つの星の質量が太陽の約10～15倍で、明るさは10万倍以上であることを発見した。プレスリリースによると、2つの星は互いの周りを一周するのに125年かかり、その距離は太陽系の大きさに匹敵する。この動きにヒントを得て、天文学者のピーター・タットヒル率いる研究チームは、この星系をエジプトの混沌の神にちなんで名付けたとハン氏は説明する。「アペプはとぐろを巻いて真ん中の光を追いかけている蛇として表現されています」と同氏。「アペプは太陽であるラーと戦わなければならず、毎晩追いかけ合っているのです」

しかし、もっと重要なのは、地球から見ると中心の星を「上から」見ているので、その極の 1 つしか見えていない (地球と同様に、星にも極と赤道がある) ということがわかったことだ。この最後の情報こそが、観測された速度の違いを説明できるモデルを開発することができた。彼らは、地球に面した極から吹いてくる風速を測定したが、塵は星の赤道から吹いていた。「この星は、極からの風が赤道からの風よりはるかに速い、非常に特殊な星です」とハン氏は言う。

一体どうしてこんなことが可能なのか？「何かが非常に速く動いていると、回転する物体に遠心力が働きます」とレンゾ氏は説明する。この力によって星の形が変わり、両極は平らに、中央は丸くなる。フットボールのような形だ。そのため、星の両極から吹き出す風は、赤道から塵を押し出す風よりも速くなる。2つの星が円運動をしながら踊っているため、塵は直線的に広がるのではなく、螺旋状に巻き付く。「2つの星が互いの周りを回ると、この塵はねじれ、巨大な輝く煤けた尾に形作られます」と、共著者のタットヒル氏はこの発見に関する投稿で説明した。

モデルが正しければ、アペプのダンスは、私たちが知る限り最も激しい爆発、ガンマ線バーストで終わるだろう。もしこの系が地球の方向を向いていたら、将来の爆発で地球のオゾン層が消滅し、すべての生物が太陽の紫外線にさらされることになる。ありがたいことに、この系は別の方向を向いている。そして、私たちの近所に高速で回転するウルフ線状星のペアがあることで、他のガンマ線バーストの形成に関する貴重な情報が得られるだろう、とハン氏は説明する。

「大質量星の進化と爆発の分野は現在、急成長しています」とレンゾ氏は言います。「しかし、ほとんどの望遠鏡は銀河系の外にある非常に遠くのシステムを探しているため、大量のデータを得るのは困難です。このシステムは非常に複雑なシステムを非常に近くで提供してくれるので、多くの詳細を得ることができます。星の一生をよりよく理解するには、この両方の方向を推進することが非常に重要です。」