何度目だよ…。ベテルギウス減光の原因は星を覆う「塵の雲」だとする研究結果

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credit: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI)
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  • ハッブル宇宙望遠鏡は1年近く前からベテルギウスを観測しており、減光の一部始終も記録していた
  • 観測データによると、減光を起こす前ベテルギウスは南側領域で大規模な爆発を起こしていた
  • この爆発で塵の雲が形成され、部分的にベテルギウスを隠したことが減光の原因と考えられる

ベテルギウスの急速な減光の原因について、新たな研究成果が報告されました。

何度目だよ、と思う人もいるかもしれませんが、それだけベテルギウス減光は天文学者にとっても興味深い現象であり、研究対象とする学者が多く存在している証でもあります。

ベテルギウスは2019年10月辺りから南側の領域が突然暗くなりはじめました。

ハッブル宇宙望遠鏡の観測によると、この減光が起きる直前ベテルギウス南東の領域で、マグネシウム放出の劇的な輝度上昇が確認されていたのです。

この爆発によって、ベテルギウスは部分的に塵の雲で隠されることになり、それが南側だけ極端に減光するという状況を作っていた可能性があるとのこと。

ベテルギウスの減光については、さまざまな研究が行われ異なった説が提唱されていますが、これが真の原因になるのでしょうか?

ハッブル宇宙望遠鏡は見ていた

ハッブル宇宙望遠鏡。/Credit: NASA

ベテルギウスは赤色超巨星に分類される晩年の星で、その大きさは太陽系に置いた場合木星軌道まで飲み込むほど巨大です。

こうした赤色超巨星は周期的に膨張と収縮を繰り返すことで明るさが変化する変光星になります。

しかし、このベテルギウスは2019年10月から2020年2月中旬までに、前例のない減光を示し、明るさが3分の2以上低下したのです。

突然の減光の理由を説明するため、世界中の天文学者がベテルギウス観測データの検証を行い、新しい理論の開発を試みました。

最近示されたアイデアの1つは、ベテルギウスの表面を地球からでもわかるほど非常に巨大な太陽黒点のような低温の領域が覆ったためというものです。

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しかし、今回のハッブル観測チームを率いるハーバード・スミソニアン天体物理学センターの副所長Andrea K. Dupree氏は、星の一部だけを覆う塵の雲(ダストクラウド)の存在を示唆しています。

ハッブルのベテルギウス紫外光分光観測は2019年1月から始まり、今回の数ヶ月続いた一連の減光現象の一部始終を捉えていました。

この観測は、ベテルギウスの変光の背後にあるメカニズムについて重要な手がかりを提供しているといいます。

ハッブル宇宙望遠鏡は、2019年9月、10月、11月に星の大気中を移動する高密度に加熱された物質の兆候を捉えました。そして12月には、いくつかの地上の望遠鏡がベテルギウスの南半球で明るさが極端に減少していることを観察しています。

ハッブルを使えば目に見える星の表面だけでなく、大気中を移動する物質まで見ることができるのです。

Dupree氏らのチームは、9月にベテルギウスの南東部にある高密度で高温の物質が星の外側に向かって移動していることを観測したとのこと。

ハッブルだけが、ベテルギウスが減光する証拠を見ていたのです。

ベテルギウスで何が起きたのか?

2019年5月、10月、2020年2月のペテルギウスのイオン化マグネシムの放出測定。白丸で示された部分で急激な輝度の上昇が10月に確認できるが2月には正常値に戻っている。/Credit: NASA, ESA, A. Dupree (CfA), and E. Wheatley (STScI)

Dupree氏のチームの観測では、ハッブル宇宙望遠鏡を使ってイオン化マグネシウムを測定することで、ベテルギウスの外気を調査していました。

するとこれは2019年9月から11月にかけて、時速32万キロメートルという速度で外側へ移動していたのです。このとき、このポイントは通常の2~4倍もの明るさで輝いていました。

2020年2月になると、星の外気の振る舞いは正常に戻っていましたが、可視光観測ではベテルギウスが減光し続けていました。

チームはこの事実から、ベテルギウス南東で大規模な爆発があり、爆発で吹き上がった物質が何百万キロメートルも上層へと移動した後、そこで冷えて塵の雲を形成したと考えています。

これはハッブルの紫外線観測や可視光で確認された事実と一致するものです。

credit: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI)

塵の雲はちょうど地球からの視線方向を隠したため、ベテルギウスの南側が極端に減光して見えたのです。

上の画像はその様子を示したものです。

物質を宇宙まで巻き上げた爆発の原因はわかりません。しかし、ベテルギウスは420日周期で膨張と収縮(減光と増光)を行う変光星です。

ベテルギウスが外向きに脈動するとき、大気を介してプラズマの流出を推進させた可能性があります。

ベテルギウスを含め、恒星は常に質量を宇宙へ流出させて失い続けています。しかし、ベテルギウスはこの数カ月の爆発によって、南半球から通常の2倍近い物質を失ったと推定されます。

ベテルギウスについては未だに謎な部分も残っていますが、この騒動の一部始終を最初から最後まで観測していたハッブル宇宙望遠鏡の示す事実が、もっとも真実に近いのかもしれません。

なんにせよ、これらの研究を行う天文学者たちの一致した見解では、ベテルギウスに差し迫った超新星爆発の可能性は低いだろうということです。

この研究は、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの副所長Andrea K. Dupree氏が率いるハッブル宇宙望遠鏡観測チームより発表され、天文学に関する科学雑誌『The Astrophysical Journal』に8月13日付けで掲載されています。

Spatially Resolved Ultraviolet Spectroscopy of the Great Dimming of Betelgeuse
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aba516

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reference: NASA,phys/ written by KAIN
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