ハッブル宇宙望遠鏡、地球近傍の4つの白色矮星を発見 – うち1つは異常な振る舞い

天文学者たちは、これまで「目と鼻の先」にありながら見えていなかった4つの白色矮星を発見しました。太陽に似た星の終焉の姿であるこれらの星は、それぞれがはるかに明るい赤色矮星と連星を組み、地球から約65光年以内に位置しています。この成果は、英ウォーリック大学のMairi O'Brien博士が率い、コロラド大学ボルダー校の大気宇宙物理学研究所（LASP）の研究者も参加したチームによるもので、王立天文学会月報（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）に掲載されました。研究では、ハッブル宇宙望遠鏡の紫外線分光器を用いて、各白色矮星の微弱な紫外線の輝きを、連星系のパートナーである赤色矮星の圧倒的な光から分離することに成功しました。中でも、わずか25光年彼方の「G 203‑47」は、連星系の進化に関する既存の理論を覆すものであり、太陽系から9番目に近い白色矮星であることも判明しました。

隠された4つの白色矮星

発見された白色矮星はすべて「ポストコモンエンベロープ連星」に属しています。これは、白色矮星と低質量の赤色矮星が、かつて巨星だった星の外層（共通外層）の中で互いに周回するようになった、密接な連星系です。赤色矮星は可視光で非常に明るいため、小さな白色矮星の光は完全にかき消されていました。天文学者はこれまで、これらの系が重力によってふらつく「引力の兆候」（見えない重い伴星の存在を示す）を捉えてはいましたが、白色矮星そのものを直接画像化したり、分光学的に確認することはできませんでした。

特性	詳細
距離範囲	地球から約65光年（20パーセク）以内
恒星の種類	各白色矮星は低質量の赤色矮星とペアを組んでいる
隠されていた理由	赤色矮星は可視光で白色矮星よりはるかに明るいため
検出方法	ハッブルの紫外線分光器が白色矮星の紫外線放射を分離

発見の鍵となった「紫外線のトリック」

白色矮星は非常に高温（しばしば10万℃以上）で、紫外線を強く放射します。一方、赤色矮星は紫外線では暗い。研究チームはこの違いを利用し、ハッブルの紫外線分光器で両方の信号を分離しました。この手法には、赤色矮星のフレア（爆発現象）が白色矮星の信号と誤認されるのを防ぐための特別な調整が必要でした。さらに、Swift天文台によるX線データが、白色矮星の存在を裏付けています。

G 203‑47：25光年先の「異端児」

G 203‑47は太陽系から9番目に近い白色矮星ですが、既存の理論をことごとく破っています。一般的な密接連星では、重力の潮汐力によって星の自転と公転の周期が同期（潮汐ロック）します。これは、月が常に同じ面を地球に向けている現象と同じです。ところが、この系ではそうなっていません。

特性	数値
距離	25光年
赤色矮星の公転周期	14.9日
赤色矮星の自転周期	100日以上
X線放射	予想よりはるかに弱い

赤色矮星は14.9日で公転しながら、その自転には100日以上かかっています。つまり、潮汐ロックされていないのです。研究チームは、G 203‑47が他の類似連星系よりも穏やかで短い「共通外層期」を経験したため、このような非同期状態が残った可能性があると指摘しています。また、予想外に弱いX線シグナルは、この赤色矮星がゆっくりと自転し、磁気活動が静穏であることを示唆しています。

太陽近傍の白色矮星「国勢調査」は完了したのか？

研究チームが行った恒星の人口動態モデルによると、20パーセク（約65光年）圏内には、この種の密接な白色矮星-赤色矮星連星系が4～5個存在すると予測されていました。そして、今回の観測で発見されたのは正確に4個です。これは「理論研究とよく一致している」とのことです。この結果は、太陽系近傍における特定のポストコモンエンベロープ連星の「国勢調査」がほぼ完了したことを示唆しています。ただし、この研究は、より遠方やより離れた軌道を持つ、他のタイプの隠れた白色矮星連星の存在を否定するものではありません。