珍しい「風車」星は美しい天文パズル

May 23, 2024

ウルフ・ライエッツという名の運命の星群は、神秘的な風車の形を作り出す

天文学者は、ウルフ・ライエットとして知られる猛烈に熱く輝く星について話すとき、最上級の言葉を使い尽くす傾向があります。この星は、宇宙で最も大きく、最も熱く、最も希少な星の一つです。 ウルフ・ライエットは、太陽の 20 倍から 200 倍以上の質量で生命を始める最も大きな恒星の一生の、つかの間の最後の段階であると考えられています。 これらの重量物は青く信じられないほど発光し、膨大な量の水素燃料を生き生きと死ぬほどの勢いで急速に燃焼させます。 燃え上がると、驚くべき速度で流れる高密度の速い風で大量の質量が放出されます。 この燃料がなくなると、これらの星は、私たちが超新星として観察する大変動の中で、自らの重力で崩壊します。

その極端な性質により、恒星を明るさと温度によってマッピングする天文学の基礎図であるハーツシュプルング・ラッセル図の境界線に群がる天の追放者としてマークされています。 ウルフ・ライエットは、通常の星が集まる図の「主系列」を超えて上昇します。 それらは、太陽の 30 倍高い 200,000 ケルビンを超える表面温度と、太陽の 100 万倍以上の放射線場を持つ肥大化した怪物です。

ウォルフ・ライエ星の決定的な特徴である水素の含有量が少ないことが、破滅の前兆であることが判明した。 星は水素を使い果たすと、ヘリウムなどの他の燃料の燃焼を開始しますが、これによって星が得られるのは、わずかな実行期間だけです。 ヴォルフ＝ライエの生涯は数百万年単位で測られ、場合によってはそれよりはるかに短いこともあります。 これは、太陽の寿命 100 億年に比べれば、ほんの一瞬です。 そして、大質量星はすでに星の種類の中で例外であるため、ウルフ・ライエットは二重にまれです。文字通り10億に1つの星です。 その明るさにより望遠鏡で簡単に見つけることができますが、私たちが知っているのは銀河系全体で数百個だけです。

希少性にもかかわらず、これらの謎に満ちた星には、当時の最も差し迫った天文学上の疑問と絡み合ってきた歴史があります。 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などの強力な施設からさらに多くの観測が届くにつれ、この傾向は繰り返されています。 最近、ウルフ・ライエッツは、星の性質と運命についての大きな謎を解くのに役立つかもしれない、それらを動かす物理学に関する新しい疑問を私たちに提示しました。

1876 年、フランスの天文学者シャルル ウルフとジョルジュ レイエが白鳥座の 3 つの星について初めて困惑したとき、分光学の科学、つまり光をその構成色に広げて天体を研究する科学はまだ初期段階にありました。 それでも、ウルフとライエは、何か非常に奇妙なことが起こっていることを知るのに十分な量の普通の星を見ていた。 太陽のような普通の星は、可視色の範囲にわたる光で構成されるスペクトルを持ち、星の中の化学元素によって吸収される波長を表す細くて細い暗い線の散乱が刻印されています。 白鳥座の新しい星は、まったく別のもののように見えた。それらは「星雲を彷彿とさせる」鮮やかな色の帯を示し、これらの星が「その輝きは主に白熱蒸気のおかげである」のではないかと天文学者らは書いている。

その後数十年にわたり、天文学者はほとんどの星の種類のスペクトルをよりよく理解できるようになりましたが、ウルフ・ライエッツは依然として理解できない奇妙な存在として扱われ続けていました。 彼らは、ラルフ・コープランドのような科学者を時々罠にはめた。 1884年、彼はラバ列車に天文機器を積み込み、ペルーの高地のチチカカ湖畔へ遠征した。 そこで彼は、γ アーガス星 (「ガンマ アーガス」、現在は γ ベロラムとして知られている) に遭遇しました。その星は、「青の強烈に明るい線と、黄色とオレンジの豪華な 3 本の明るい線のグループが、そのスペクトルを比類のないほど輝かしく輝かせています。」天全体に衝撃を与えた。」 コープランド氏はその虜になりました。「このスペクトルの並外れた美しさに、私は天の川銀河付近を多かれ少なかれ体系的に調査することに時間のかなりの部分を費やすようになりました。」 最終的に彼は同様の星をさらに 5 つ獲得しました。 γ ヴェローラムほど壮観なものはありませんでしたが、この取り組みにより、既知のウルフ・ライエッツのカタログの 2 倍以上になりました。