近隣の天体との衝突により、これらの白色矮星は重力で沈んだ可能性がある。

ある日、太陽が燃料を使い果たし、外層が剥がれ落ちると、その中心核の冷えた残り火は白色矮星になる。これは、銀河系にあるすべての恒星の 97 パーセント以上がたどる運命だ。これらの暗く消えゆく恒星の中心には、太陽の質量の約 40 パーセントから 90 パーセントが地球サイズの球体に詰め込まれている。

これらの明るい墓石は宇宙全体に広がっていますが、天体物理学者にはその形成についてまだ多くのことが分かっていません。最近、王立天文学会月報に提出された研究によると、白色矮星のおよそ 10 個に 1 個は、実際には 2 つの白色矮星が衝突してできたものである可能性があることがわかりました。

以前の研究では、太陽から約65光年以内にある約100個の白色矮星を分析し、そのうち連星系で対になっているのはわずか4分の1程度であることがわかった。対照的に、通常の「主系列」星の50％は連星系である。主系列星（太陽のような小さな星）は白色矮星の前駆星であるため、2つの比率はほぼ同じであるはずだった。この2つの間の異常は、連星系内のいくつかの白色矮星が互いに衝突して、1つのより大きな白色矮星に融合する可能性を示唆していると、研究の筆頭著者でオクラホマ大学の天体物理学者ムクレミン・キリッチ氏は言う。

この可能性を探るため、キリッチ氏と彼の同僚は、欧州宇宙機関のガイア宇宙望遠鏡のデータを調べ、太陽から約325光年以内にある約14,000個の白色矮星を分析した。死んだ星の色と明るさから、科学者はそれらの質量を推定した。

研究者たちは、これらの白色矮星のかなりの割合が、それらが進化したと思われる同じ領域にある通常の恒星の質量の範囲を考えると、予想されるよりも重いことを発見した。これは、「それらの多くは、以前の連星系での合体によって形成されたに違いないことを示しています。合体率は約11パーセントと推定されます」とキリック氏は述べた。

キリッチ氏は、これは主系列星の連星系が白色矮星のペアに進化するときに起こる可能性があると説明した。死にゆく星が外層を失うと、膨張する高温ガスがカップルの周囲に共通の外層を形成する可能性がある。この外層が白色矮星同士をより近づけ、多くの白色矮星が最終的に衝突する理由を説明するのに役立つ可能性がある。「100億年前の銀河円盤集団を対象に行ったシミュレーションの一部では、連星系での合体の結果、連星系主系列星の15～30％が単独の白色矮星になる可能性があることが示されています」とキリッチ氏は述べた。

これらは、宇宙で天体の合体につながる最初の衝突ではない。連星系主系列星は合体して、青色はぐれ星として知られる異常に高温で明るい星を形成することがあり、重力波観測所は最近、ブラックホールのペアと中性子星のペアの合体を目撃した。

しかし、白色矮星の合体は、他の種類の合体よりもはるかに多い可能性がある。青色はぐれ星はまれにしか見られないが、「白色矮星の数はブラックホールや中性子星の数を桁違いに上回っている」とキリック氏は言う。

チェコ共和国科学アカデミー天文研究所を退職した天体物理学者で、今回の研究には参加していないステファン・ヴェンネス氏は、これらの予備的発見は、多数の白色矮星が衝突によって形成されるというこれまでの説を裏付けるものかもしれないと述べた。しかし、これらの白色矮星が実際に合体によって形成されたかどうかを確認するには、ガイアが捉えたすべての新しいデータをさらに調べる作業が必要だと同氏は指摘した。「合体プロセス自体はよくわかっておらず、合体した天体が元の物質をすべて保持するかどうかは不明です」とヴェンネス氏は述べた。「これは、多くの調査が必要となる側面の 1 つです。」

合体する2つの白色矮星の合計質量が太陽の1.4倍を超えると、爆発してIa型超新星となり、「現在では毎日観測されています」とキリック氏は述べた。同氏は、これらの新たな発見が、こうした破滅的な爆発がどのように起こるかという謎を解くのに役立つ可能性があると指摘する。ヴェンヌ氏も同意見で、「理論では、こうした合体で明確な爆発を導き出すのはまだ難しい」と同氏は言う。