天文学者は、露出した星のコアを垣間見ることができます

一目見ただけで、 スター ガンマ コロンバエ — 約 870 光年離れた南半球の星座コルンバにある明るい青色の光点 — は、平均的な天体のように見えます。 しかし、天体物理学者のチームによると、それは「普通ではない」ということです。

ジャーナルに掲載された星の表面の最近の研究 自然天文学、天文学者が星の露出した心臓を直接見ることを可能にする、非常に波乱に富んだ星の生命の短くて非常に奇妙な段階でガンマ・コロンベを見ている.

新着情報 ガンマ コロンベの表面にある化学元素の混合物は、核反応の副産物のように見えますが、これは大質量星の深部に埋もれているはずであり、表面で泡立っているわけではありません。

ジュネーブ大学の天体物理学者であるジョルジュ・メイネと彼の同僚は、星からの光を観察しました。この光は、星を構成する個々の波長に分割されていました。これは、光がプリズムを通り抜けて虹が見えるのとまったく同じです。 各分子は異なる波長で光を吸収および放出するため、物体からの光のスペクトルを見ると、それが何で構成されているかがわかります。 天文学者はこれまでガンマ・コロンベの表面組成を詳細に研究したことがなく、Meynet と彼の同僚が見たものは彼らを驚かせました。

特に、ガンマ コロンベの表面には、水素、炭素、酸素と比較して、星の表面に存在するはずの量よりもはるかに多くのヘリウムと窒素が含まれています。 これらの比率は、大質量星の中心部での核反応から残った元素の混合物のように見えます。そこでは、炭素、窒素、および酸素の特定の同位体が、水素原子を融合してヘリウムにする反応で役割を果たします。

Meynet と彼の同僚は、その物質を「核の灰」と表現しており、通常、対流の激しい流れのおかげで、星の外層に混ざるのはごくわずかです。 しかし、ガンマ・コロンベの表面からの光のスペクトルは、星の水素が豊富な外層 (あるべきもの) にかき混ぜられたほんの一握りの核灰からのものであるには、あまりにも強い特徴を明らかにしています。

「星の表面でこれを観察するには、星の核を明らかにするために、これらの深い層の上にある多くの質量を取り除く必要があります」と Meynet は言います。 .

言い換えれば、ガンマ コロンベは典型的な明るい主系列星のように見えますが (ほぼ普通の星です)、実際には「以前ははるかに大質量だった星の剥ぎ取られた、脈動するコア」なのです。

詳細を掘り下げる – 現時点では、ガンマ コロンベの質量は太陽の約 4 倍から 5 倍であるため、まだ正確に小さいわけではありません。 しかし、Meynet と彼の同僚は、その若い頃にはおそらく太陽の質量の約 12 倍の重さであったと見積もっています。 これは、その表面からの光で見える化学元素の窒素、炭素、および酸素の比率に基づいており、太陽質量 12 の星のコアの予想される構成、具体的には、すべてを焼き尽くしたものと「うまく一致」しています。コアに水素があり、燃焼ヘリウムに移行する準備ができています。

どうしたの?

この図は、ガンマ・コロンベのコアを露出させたのと同様のプロセスで、星が仲間から質量を盗んでいる様子を示しています。マーク・ガーリック/サイエンスフォトライブラリー/サイエンスフォトライブラリー/ゲッティイメージズ

Meynet と彼の同僚によると、この観測に最もよく当てはまる説明は、ガンマ コロンベが連星系の一部である、またはその一部であったということです。アルファ ケンタウリ A と B、または双子のように、共通の重心を周回する 2 つの星です。 SFファンならタトゥイーンの太陽。 ガンマ コロンベが水素燃焼段階を終えると、その外層は外側に膨張します (ちょうど、私たちの太陽がいつかそうするように)。 膨張したガスとプラズマのエンベロープは、おそらく太陽の約 3 倍の質量を持つ小さな伴星の重力の餌食になりました。

Meynet によると、このプロセスにはおそらく約 10,000 年かかり、コンパニオン スターは毎年ガンマ コロンベから太陽の質量の約 0.01% を引き離し、最後には星の核だけがむき出しになった。

重要な理由 – これらすべてが合わさって、ガンマ コロンベは非常に珍しいものになっています。 ガンマ コロンベに起こったことは、めったに起こることではありません。 しかしガンマ・コロンベは異常に大きく明るい。 実際、肉眼で見るのに十分な明るさ​​です。

天文学者は、ウォルフ・ライエ星と呼ばれる別の奇妙な星のグループも知っています。 これらの星はかつて、ガンマ コロンベよりはるかに大きく、太陽の質量の約 60 倍でした。 彼らは強力な恒星風で自分たちの外層を吹き飛ばしました。 しかし、そのような恒星風がガンマ・コロンベから来る兆候はありません。 どうやら、それはそれ自体でクラスにあります。

そしてそれは、少なくとも天文学的な用語では、まばたきして見逃す現象です. 今のところ、ガンマ コロンベは水素を燃焼する星の露出したコアと見なされていますが、その状態が続くのはあと数千年だけです。

「ガンマ・コロンベが観測された段階は、その生涯の短い段階です」とMeynetは言います。 「それが短いタイムスケールであるため、非常にユニークな理由です。 現在、急速に進化しています。」

まず、中心部の圧力がヘリウム原子を融合させるプロセスを開始するのに十分な圧力になるまで、コアが収縮し、自重で内側に落ちます。 その時点で、ガンマ コロンベはさらに明るく、より高温の青い星になり、壮観な超新星で死ぬまでにおそらくあと 200 万年は生きるでしょう。

しかし今のところ、天文学者が星の中心部を直接見る機会はめったにありません。

次は何ですか – ガンマ コロンバエの内部で何が起こっているかをさらに知るために、Meynet と彼の同僚は、星の表面の光の小さな変化を測定し、それを使用してその内部構造について推測するアステオ地震学と呼ばれる手法を指摘しています。

「アステロ地震学は、星の内部の物理を探るための並外れた技術です」と Meynet は言います。

研究者たちはまた、ガンマ・コロンベの小さく空腹な仲間の運命についてもっと知りたいと思っています. 小さな星の光がガンマコロンベの明るい輝きの中で失われただけかもしれませんが、2 つの星が歴史のある時点で融合した可能性もあります。

ガンマ コロンベがどれだけ膨張したか、および 2 つの星が共通の中心点をどれだけ接近して周回しているかに応じて、天体物理学者が「共通エンベロープ フェーズ」と呼ぶ段階を経た可能性があります。 これは、2 つの星が非常に接近して軌道を周回し、ガンマ コロンベが外側に膨らんだことを意味します。小さな伴星は実際にはガンマ コロンベの最も外側の層の内側にあり、内側から大きな星を食べていました。

それが起こった場合、システム全体のメカニズムは、2 つの星が徐々にお互いに近づいたことを意味します。ガンマ コロンベが実際に、より小さなエンベロープを盗むパートナーを吸収した可能性があります。 その過程で、小さな星が「食べなかった」物質は、重力や恒星風の短い突風によって星系から放り出されたでしょう。

この星は変だと言いました。

ガンマ コロンベにまだ伴星があるかどうかを明らかにするために、天文学者は系外惑星を見つけるためによく使われる方法に頼ることができます。 星の光が時間の経過とともにどのように変化するかを非常に正確に測定することで、星がその軸上でわずかに前後に揺れているのを見ることができました。 これは、太陽系外惑星や小さな伴星など、軌道上にある何かの重力によってわずかに引っ張られていることを意味します。

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