100万分の1の星に起こりうる宇宙の新常識を発見!?

ケプラー望遠鏡により記録にとどめられた100万個近いの星のなかでも、抜群の注目度を誇る｢KIC 8462852｣（通称、ボヤジアンの星：Boyajian’s Star）。散発的に起こる減光について、彗星の破片群やエイリアンによる巨大建造物が原因では…などと考えられてきました。

最新の研究によればどうやらこの現象、親に捨てられた衛星が苦しみ悶えながら消滅していく過程で起こるようです。

星の明るさが最大22％低下

ボヤジアンの星（またはタビーの星：Tabby’s Star）なんですが、発見されたのは約130年前です。ただ、初めてその異常な挙動が発見されたのは2015年のこと。散発的に起こる減光の発見者は、ルイジアナ州立大学（LSU）の天体物理学者、Tabetha Boyajian氏で、彼女の名が星の通称の由来となっています。

地球から約1,500光年の位置にあるこの星は、たまに暗くなることを除けばごく普通の星です。星の明るさは最大22％低下することが観測されており、明るさの変化は数日～数週間続くこともあります。

LSUの天文学者Bradley Schaefer氏によって収集されたアーカイブデータは、ボヤジアンの星が次第に暗くなり、1890～1989年の間に明るさが14％低下したことを示しています。

みなしご衛星がジワジワ崩壊

こうした観測結果を説明するために、彗星の破片群、不均一な塵の帯、崩壊したばかりの惑星、いびつな形をした星…といった説が次々と登場しました。ペンシルベニア州の天文学者Jason Wright氏なんかは、エイリアンによる巨大建造物が存在する可能性を示唆して注目を集めています。

今回コロンビア大学の天文学者によるチームは、さらに別の説を可能性として提案しました。実際、こちらもかなりぶっ飛んだ説なんですが、専門家に真剣に受け止められないほどではありません。

『王立天文学会月報』に掲載された最新の論文で、天文学者3氏（Brian Metzger氏、Miguel Martinez氏、Nicholas Stone氏）は、崩壊する親惑星に捨てられた｢みなしご衛星｣が、ボヤジアンの星からの放射線によって、ゆっくりじっくり崩壊していくシナリオを提示しています。

崩壊する衛星の破片がジワジワと宇宙空間に漏れ出し、ボヤジアンの星の周りに塵円盤を形成。これが星の光を遮る、というわけです。

天文学者らによるグリム童話に新章加わる

研究に関わっていないBoyajian氏は、米Gizmodoへのメールで、新しい論文を｢重要な貢献｣と評価し、次のようにコメントしています。

｢このような込み入ったシステムには、複雑でカオスな力学が関与していますが、それぞれに対して細部にまで対応できています。導き出された結果は、理論を説明する上で有望なんじゃないでしょうか。｣

ヴァンダービルト大学の天文学者Keivan Stassun氏も、この新しい研究を気に入っており、星の減光についての説明に対して｢もっともらしくておもしろいね｣と興味を示し、米Gizmodoへのメールで次のようにコメントしています。

｢あらゆるものは、あらゆる場所で、最終的に死を迎えます。別の太陽系では、惑星、衛星、彗星といった構成メンバーが、自らが周回する星の手によって終焉を体験するとの、驚くべき多様な（死の）あり方が明らかになりました。これは、ケプラー宇宙望遠鏡による偉大な遺産の1つです。 ｣

さらにStassun氏は、次のように続けます。

｢この新しい研究は、太陽系がどのようにして｢ねちっこい終わり｣を迎えるかについて、天文学者が紡いできた大要の｢グリム童話｣に、新たな章を追加するものです。｣

死ぬまでまとわりつくよ

Metzger氏と彼の同僚が新しい論文で説明しているように、｢ねちっこい終わりの始まり｣は、系外惑星とその衛星からスタートします。この親子はボヤジアンの星の周辺軌道上にいます。不運にも、同じ惑星系の巨大惑星が引き起こした激しい重力摂動に遭遇。これにより親惑星はボヤジアンの星との衝突コースにある非常にエキセントリックな（中心軸が極端に偏っている）軌道にズレ込みます。一方、衛星は親惑星から引き離されて、永久に孤立。みなしご衛星の誕生です。

コロンビア大学の研究者は、上記シナリオでコンピュータシミュレーションを走らせました。すると、惑星系に主星に衝突する惑星が含まれるケースでは、ほとんどの衛星は親惑星と共に終わりを迎えることが示されました。

ただ、孤立した衛星の約10％に関しては、親惑星よりも長生きして主星の周りの軌道に居座ること。そしてこの場合、息が詰まるほど主星の間近に接近することも示されました。

その結果、研究者が推測した通りのことが起こります。つまり、主星からの強い放射線がみなしご衛星の表面から物質を剥ぎ取り、前述のように塵の円盤を形成すのです。みなしご衛星が完全にやせ細って死ぬには数百万年ほどかかります。

塵のクリーニングは放射線におまかせ

Metzger氏は米Gizmodoへのメールで、減光が散発的に起こる理由についても説明してくれています。｢彗星が私たちの太陽系で蒸発するのと同様に、衛星は小さな粒子と大きな粒子、両方の形で固形物を放出します｣と、Metzger氏。

｢サイズが1ミクロン未満の小さな粒子は非常に透明度が低いんですが、軽いので恒星から外向きの強い放射線圧を受けます｣。Metzger氏は続けます。

衛星のすぐ近くに一時的な｢雲｣を形成する可能性があり、これが星の光の前を通過するときに、観測されたような急激な明るさの低下をもたらしている可能性があります

塵が形成する雲は放射線圧によって吹き飛ばされるので、長期間の減光を引き起こすほど長くは居座らないようです。

Metzger氏は、大きな粒子は恒星からの放射圧の影響を受けないため、星の周りの軌道にとどまることも付け加えました。大きな粒子が数百年、あるいは数千年にわたってゆっくりと星に向かって引きずられるのも、重要な点だと言います。

こうして大きな粒子が蓄積することで、土星の輪そっくりな入れ子状の輪のような円盤を形成。より長い時間スケールで、星の光の一部をゆっくり遮る可能性があります

こうした細かい点は重要ではあるが、今回の研究で見いだされた｢より興味深い側面｣は、散発的な減光を説明できる自然なメカニズムだといいます。つまり、十分な量があり彗星の破片と同じように堆積、変動性も高い塵を携えたみなしご衛星に気づいたことが最大の功績といえます。

じつはここまで合理的なモデルは初めて

ただ実際のところ、この論文のほんとにエキサイティングなポイントは、Schaefer氏が電子メールで米Gizmodoに語ったことに尽きるでしょう。つまり、今回の研究は、急激な明るさの低下を説明するための｢初めての合理的なモデル｣を提供していること。裏を返せばこれまでの試みは｢天体物理学的に合理的｣ではなかったことになります。

たとえば｢彗星の破片群｣説なんかが顕著です。彗星の破片が恒星の減光を引き起こす可能性はありますが、観測されたような規模での明るさの低下が起きるには、とてつもないデカさの彗星が必要になります。

また、100万個ある星のなかでただ1つ、ボヤジアンの星だけに、ある日突然見られた現象を説明する理論としてはちょっと無理がありますよね。

新しい論文で説明されたメカニズムは、たくさんの光を遮るのに妥当であり、イレギュラーなタイミングで起きる減光に対しても合点がいきます。ケプラー宇宙望遠鏡で観測された多くの星のなかで、なぜボヤジアンの星だけが特異な存在で、かつ、起こっていることがあり得ないほど特異な現象ではないことを説明してくれる、と論文に関わっていないSchaefer氏が話します。

手放しで喜ぶにはまだ早すぎ

Schaefer氏によるべた褒めはさておき、この論文での提案はまだ憶測に過ぎません。天文学者らが示した｢自然なメカニズム｣は、いまのところコンピューターモデルと数学によってのみ裏付けられています。ここからさらに信憑性を高めるには、塵円盤の視覚的または分光学的な観測などによる、さらなるエビデンスが必要です。そして、エビデンスに沿った現象が、ボヤジアンの星だけでなく、別の星でも観測される必要があるでしょう。

ボヤジアンの星で起こっている現象はレアですが、幸いなことに二度と別の星で見られないほどではありません。系外惑星の衛星の存在はまだ立証されていませんが、私たちの銀河に同じような衛星がいくつもある可能性は十分あります。ただ、ボヤジアンの星のレア度が少なくとも100万分の1ということは明確なので、そう考えると忍耐は避けられそうにありません。