発見：1437年に天文学者を最後に魅了した星

1437 年 3 月 11 日の夜明け前の数時間、韓国のソウル近郊の地平線からさそり座が昇りました。夜空を観察し、オーロラ、彗星、流れ星などの夜空の変化を記録する任務を負った天文学者たちは、夜空の月の館の 1 つである「竜の尾」と呼ばれる星の集まりに奇妙な点があることに気付きました。

そこには彼らが今まで見たことのない星がありました。

明るい光は消えるまで14夜にわたって空に現れ続け、その間ずっと研究者らがその位置を熱心に記録していた。

そして580年後、天文学者たちは再びそれを発見した。

本日ネイチャー誌に発表された論文の中で、アメリカ自然史博物館のマイク・シャラ氏とその同僚らは、半千年以上前に表面が爆発した恒星をどのように追跡したかを述べている。

1437 年に韓国の天文学者が観測したのは、古典的新星でした。より有名な超新星とは異なり、古典的新星は破壊的なプロセスではありません。超新星は、大規模な星の破壊爆発です。一方、新星は、白色矮星と赤色矮星が 2 人のスパーリング パートナーのように互いの周りを回る連星系で発生します。

白色矮星は、地球とほぼ同じ大きさだが、太陽と同程度の質量を持つ恒星で、赤色の相手から水素を引き離す。白色矮星の表面に十分な量の水素が蓄積されると、水素爆弾のような大爆発が起こり、天文学的に言えば一瞬だけ恒星が明るくなる。1437年3月に韓国の天文学者が目撃したのは、白色矮星の表面で水素が大爆発する光景だった。

現代の天文学者は新星をかなり定期的に観測しており、肉眼で見えるほど明るい新星は毎年 10 個ほど発生している。しかし、これらの系が再び新星爆発を起こすのに十分な水素を蓄積するには、通常 1 万年から 10 万年かかる。大きく明るくなる間は、新星はほとんど空に姿を現さないが、研究者たちは、新星のような変光星と呼ばれるより小さな天体や、はるかに小さな増光現象を示す矮小新星と呼ばれる天体にも気付いている。

1986 年にシャラは、古典的新星、新星のような変光星、矮新星はすべて同じ種類のシステムの一部であり、単に発達段階が異なるだけだと提唱しました。その後 30 年間、シャラと同僚は爆発したガスの殻の中に古典的新星を示す矮新星を発見しましたが、それらの間には直接的なつながりはなく、2 つの天体現象が 1 つで同じものであることを示す途切れない証拠の連鎖はありませんでした。

シャラは朝鮮半島の新星について知っていたため、彼と他の天文学者たちは、580年前に大規模な増光が起こったのと同じ場所で矮新星の証拠を見つけようと、星図、写真、記録を何年もかけて調べた。しかし、歴史家たちがその文書が言及していると信じていた2つの星の間の領域には、シャラが探していた証拠はなかった。

結局、彼はあきらめて、その特定の探求を脇に置いた。しかし、後日、机を掃除しているときに、彼はそのファイルを再び見つけた。その時点で、ハーバード大学は、100年以上も遡る夜空の記録である、ガラス板に写った星の画像の膨大なコレクションをデジタル化し始めていた。シャラは、データベースを使って、何年もかけて探し回った場所よりも広い範囲を調べてみるのもいいだろうと考えた。

そして捜索を開始してからわずか1時間半後、彼は何年も探し求めていたものを発見した。

「それは隣の2つの星でした。そこにいて、ただ私を見つめていました」とシャラは言います。「正直に言うと、それをつかんだとき、私は数分間、オフィスで踊り回りながら、イライラして額をたたき続けました」と彼は笑いながら思い出します。

正確な位置と写真記録を手にした彼は、かつて惑星集積円盤（初期の惑星系）と特定されていたものが、実際には580年前に白色矮星から爆発して吹き飛んだ水素殻の中にあった連星系のひとつであったことを証明することができた。

彼と共著者らはまた、写真乾板を使って、過去1世紀以内に同じ恒星で発生した他の3つの矮新星も特定した。

矮小新星は、赤色矮星から水素が引き離され、伴星である白色矮星の周囲にリング状に蓄積し始めると発生します。リング内に十分な量の水素が蓄積されると、リングは崩壊し、白色矮星の表面に引き下げられ、最終的に数千年後に大規模なショー、つまり古典的新星を引き起こす水素層が形成されます。

「これは、矮新星では数か月から数十年ごとに起こります。矮新星系の明るさは、数日から数週間にわたって太陽の10分の1から10倍にまで増します」とシャラは言う。

2 つの恒星は広大な宇宙空間で仲間同士だが、健全な関係とは程遠い。最終的には、十分な新星爆発サイクルを経た後、赤色矮星は白色矮星に水素を飲み込まれて小さくなる。褐色矮星になり、次に木星サイズの惑星になり、最後に残るのは岩石の金属核だけになる。白色矮星はこれさえも受け止め、小惑星帯へと粉砕し、最終的には岩石を自身の表面に押しつぶしてしまう。

「赤色矮星にとって、それは良い結末ではありません。伴星である白色矮星に食い尽くされ、その後バラバラにされたのです」とシャラは言う。しかし、少なくともこの激しい協力関係は、科学者たちが空で最も捉えどころのないいくつかの星のライフサイクルを理解するのに役立っている。