赤色巨星からの突発噴出? 謎の赤外線現象を発見

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【2012年4月27日 JAXA

JAXA宇宙科学研究所の研究者が、通常では説明できない不思議な性質を持つ赤外線源を発見した。赤色巨星からの突発的なガスや塵の噴出現象と見られている。およそ50億年後には太陽にも同様のことが起こるかもしれない。


発見された赤外線源

画像左上のオレンジ色の光が今回見つかった赤外線源。1983年の赤外線データを表す青色が天体の箇所にないことから、1983年以降に明るくなったものであることがうかがえる。クリックで拡大(提供:NASA/JPL-Caltech)

JAXAトップヤングフェローのポシャック・ガンディー研究員、宇宙物理学研究系の山村一誠准教授、瀧田怜研究員からなる研究グループは、NASAの赤外線天文衛星「WISE」が2010年に観測したデータから、一つの奇妙な赤外線源を見つけた。

「WISE J180956.27-330500.2」と名付けられたこの天体を、異なる時期に異なる波長で観測を行った複数の赤外線データで追うと、1997年〜2001年の観測(赤外線天体リスト「2MASS」)では短い波長の赤外線を強く放ち、2010年の「WISE」の観測では短い波長で暗く長い波長で明るくなっていることがわかった。その他「IRAS」(1983年観測)や「あかり」(2006年〜2007年観測)のデータと合わせると、どうやらこの天体は、1983年から2000年前後までの間に赤外線で急激に明るくなり、その後ゆっくりと暗くなっていること、しかも単に暗くなるだけでなく、温度が下がっているらしいことがうかがえる()。

この現象に関して、研究グループの立てた仮説は次のようなものだ。今からおよそ15年前の1990年代終盤に、この星から大量の塵とガスが宇宙空間に放出された。放出された直後の塵はまだ暖かく、2MASSでも観測された短い波長の赤外線で輝いていた。やがて塵が星から遠ざかるにつれ温度が下がり、WISEなどで観測された長い波長の赤外線を放つように変わってきた。

放出された塵の量はおよそ地球1つ分で、さらにその100倍以上のガスも同時に放出されたと考えられる。

太陽と同じぐらいの質量の星は、その一生の最終段階で膨張して「赤色巨星」となる。このとき星の内部では、炭素と酸素からなる核の周りをヘリウムと水素の層が取り巻いている。水素の核融合で作られ徐々にたまったヘリウムが、数万年に一回、瞬間的に燃えることがあるという理論的な予測がある。この激しいヘリウムの燃焼のエネルギーによって、大量のガスや塵が短期間に星から宇宙空間に放出されるというのだ。

過去にこのような「突発的質量放出」が起こった証拠がいくつか知られており、「あかり」による詳細な研究が進められている(参照:2011/3/25 「あかり」が赤色巨星の塵の詳細観測に成功)。しかし、実際の噴出直後の様子を十0数年の間にわたってリアルタイムでとらえることができた例は今回が初めてとなる。

年老いた星からのガスや塵の放出は、次世代の星や惑星、ひいては生命を作る材料を供給する、宇宙の営みの重要な一過程だ。この天体の素性についてさらに研究が行われ、われわれの太陽の行く末についてもより詳しい予測が出来るようになるかもしれない。

注:「赤外線の波長と物質の温度」 低温の物体ほど波長の長い電磁波を放射する。