宇宙への旅人

太陽は現在の「約300倍に膨張」して一生を終える、巨星の観測研究


おうし座にある赤色巨星アルデバラン（NASA, ESA, and STScI）

水素を燃焼する主系列星としての期間が終わりつつある巨大な恒星（巨星）191個の観測結果により、巨星化する太陽の終末期に関する詳細をより正確に把握することができる。太陽は寿命を迎えると、現在の視直径のおよそ200～300倍に膨張すると考えられる。

観測データは1996～2008年に、カリフォルニア州南部にあるパロマー山に設置されたパロマー試験干渉計（現在は廃止）を用いて得られたものだ。このデータと、欧州宇宙機関（ESA）の天文観測衛星のヒッパルコスとガイアによる観測データを組み合わせることで、巨星の距離や有効温度をより高い精度で算出した。これにより天文学者チームは、巨星の視直径（星の見かけの直径を天球上の角度で表した値）や温度、真の色を、過去の観測と比較して約2～4倍高い精度で求めることができた。

今回の研究をまとめた論文の主執筆者で、アリゾナ州フラッグスタッフにあるローウェル天文台の天文学者ジェラルド・バン・ベルは、筆者の取材に「今回の研究は、特定の巨星のサイズや温度について裏づけとなる情報が必要なあらゆる天文学者に、全面的に示唆を与えるものだ」と語った。「今回の観測は基本的に、他の恒星にも適用可能な、より優れた物差しを作り上げている」

2023年1月に米シアトルで開催された第241回米天文学会（AAS）で行った発表で、バン・ベルは、観測対象とした巨星の大半が、晩年の太陽に非常によく似ていると考えられると指摘した。

巨星はもはや中心核で水素の「燃焼」（核融合）を行っていない恒星だと、バン・ベルは筆者の取材に応じた電話と電子メールで説明した。

中心核の核燃料が枯渇し、殻状の領域での水素燃焼が始まっていると、バン・ベルは続ける。恒星の表面が縮小し「燃えかす」の周囲の殻状の領域が燃焼している。だが最終的に、中心核が十分高温になると、核融合の次の段階であるヘリウムの燃焼が始まる。

今回の調査対象の巨星はすべて、水素の殻燃焼か、ヘリウム中心核の燃焼のどちらかの段階にあるとバン・ベルは指摘する

巨星の観測結果から見えてくる、50億年後の太陽の姿
バン・ベルによると、巨星や超巨星の構成割合は恒星全体の5％足らずだが、月のない闇夜に屋外で見ることができるすべての星の約3分の1を占めている。なぜなら、他に比べてはるかに遠方にあっても肉眼で見えるほどに明るいからだ。よく知られている巨星はアルデバラン、アルクトゥルス、ポルックスなどで、よく知られている超巨星としてはベテルギウス、リゲル、アンタレスなどがある。

バン・ベルによると、オリオン座のベテルギウスのような超巨星は、典型的な例だ。より小さな巨星に比べて、中心核の温度がはるかに高くなっている。超巨星は、水素やヘリウムよりも重い元素の核融合を起こすことができる。だが、超巨星はその途方もなく大きな質量を支えるために、燃焼がはるかに速いペースで進むため、燃料を使い果たすと、中心核が超新星になるという。

■巨星観測の重要性

バン・ベルによると、星は宇宙の構成要素で、惑星系から銀河までを形成しており、またすべての重元素も星によって作られている。

今回の研究は、特定の巨星の大きさや温度に関する裏づけデータが必要な天文学者には、あらゆる場面で助けになると、バン・ベルは主張する。これでこの星の真の色がわかったので、半径を求めることができると、天文学者らが言えるようになるわけだ。

■太陽の最終段階について今回の研究で明らかになったこと

バン・ベルによると、太陽は水素殻燃焼を始める時点で、現在の約80倍の大きさにまで膨張する。だが、ヘリウム核燃焼が始まる段階では、逆に少し収縮する。そして数億年後、太陽は再び膨張し、現在の約200～300倍の大きさの巨星として一生を終える。

バン・ベルのいう「恒星が年を取るにつれてどのように振る舞うかに関するかなり正確なサンプル集」を提供することで、太陽が今から約50億年後に中心核の水素燃料を使い果たしてからどのように振る舞うかをより正確に描くことができるようになる。水星や金星、おそらく地球も、赤色巨星として膨張する太陽に飲み込まれてしまうだろう。

まさにこの終末期に、太陽は膨張し過ぎて、結果的にまるで煙の輪のように消散してしまい、あとには元の中心核があった位置に超高密度の星の残骸である白色矮星だけが残るとバン・ベルは説明した。

2023年11月2日
Forbes JAPANより

太陽フレアが生命の材料を作った可能性


若い太陽の想像図
若かったころの太陽で発生したフレアの想像図（提供：NASA's Goddard Space Flight Center/Genna Duberstein、以下同）

生まれたばかりの太陽は暗かったが、激しく活動して高エネルギー粒子をばらまいていた。その一部が地球に飛来し、大気に作用して生命の材料となるアミノ酸を生成していた可能性が、実験で示唆された。

地球の生命はアミノ酸を基本的な材料として誕生したが、そのアミノ酸がどこから来たのかについては議論が続いている。

1950年代には、地上での放電（雷）や紫外線によって大気中のメタンやアンモニアから有機物が生成されたという説が脚光を浴びた。しかし、その後の研究で、初期の地球大気は二酸化炭素や窒素が主成分であり、放電などで効率的に有機物を作れる環境ではないことがわかった。現在では、隕石などによって有機物が地球に飛来したという仮説が注目されている。

そんな中、有機物の多くが地球で合成されたという可能性が再浮上した。きっかけは、太陽に似た恒星の観測だ。生まれて間もない時期の恒星は、表面での激しい活動（フレア）により大量の高エネルギー粒子を放出している。若い太陽も同じくらい活発だったとすれば、地球に降り注いだ高エネルギー粒子によって大気から有機物が生成された可能性がある。

横浜国立大学の小林憲正さんたちの研究チームは、東京工業大学のイオン加速器を用いて、初期の地球環境を模した実験を行った。大気を模したガスとしては二酸化炭素と窒素を主体に、水蒸気と少量のメタンを加えたものを用いている。

このガスに対して放電や紫外線照射を行っても、アミノ酸はほとんど作られなかった。一方、加速器から陽子線を照射すると、メタンが二酸化炭素の1%しか存在しなくても、アミノ酸や多様なカルボン酸が生成された。

今回の研究は、初期地球上で太陽からの高エネルギー粒子で生じたアミノ酸は、隕石などがもたらしたアミノ酸よりもはるかに多かったことを示唆している。大きな太陽フレアは現代の文明にとっては脅威となり得るが、初期の地球においては生命の誕生を促したのかもしれない。

太陽フレアが初期地球に与えた影響は、他にも考えられている。若い太陽は現在よりも暗かったと予想されるにもかかわらず初期地球は凍結していなかったという「暗い太陽のパラドックス」も、太陽からの高エネルギー粒子で一酸化二窒素などの温暖化ガスが生成されたとすれば、解消できるかもしれない。小林さんたちはこのような可能性も実験で検証したいとしていう。

The Faint Young Star Paradox: Solar Storms May Have Been Key to Life on Earth


「暗い太陽のパラドックス」の紹介動画「The Faint Young Star Paradox: Solar Storms May Have Been Key to Life on Earth」。約40億年前の若い太陽は、現在の4分の3程度の明るさしかなかったが活発に活動していたようだ。巨大なフレアが発生し、地球を暖めるのに必要な重要なエネルギーが供給されていた可能性がある

2023年5月10日
AstroArtsより

これまでに見たこともないガス体（プロミネンス）の巨大な渦が観測される



太陽に異変
　
太陽の北極で吹き上がったプロミネンスが、まるで巨大な竜巻のように渦巻くという前代未聞の現象が観測されたそうだ。

　プロミネンスとは、太陽コロナの低部に浮かぶ雲のようなガス体のことで紅炎（こうえん）とも呼ばれている。

　この現象は太陽の磁場の反転と関係していると考えられているが、はっきりした原因はわかっておらず、今後さらなる研究が必要であるとのこと

これまで見たこともない太陽プロミネンスの渦
　
宇宙天気物理学者のタミサ・スコフ博士は、2月3日のTwitterへの投稿で、その驚きを伝えている。
極渦について話しましょう！ 北極で噴出したプロミネンスがフィラメント本体から離れて、地球の北極付近で巨大な極渦を形成しています。

55°以北の大気力学を理解するうえで、その意味合いの重要性はどれだけ言っても足りません！

　プロミネンスから生じた謎の渦巻きは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によって観測された。

　「プロミネンス（紅炎）」とは、太陽の表面から磁力線にそって噴き上がる炎のようなものだ。その正体は5000～10000度という高温のプラズマガスで、地球の何倍もの高さにまで吹き上がっている。


かつて観察された太陽プロミネンス / image credit:NASA
　
プロミネンスから生じた謎の渦巻きは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によって観測された。

11年ごとに1度、緯度55度あたりに起きる奇妙な現象
　
アメリカ国立大気研究センターの太陽物理学者スコット・マッキントッシュ氏は、Space.comに対して、このような渦は初めて見ると語る。

　彼によると、太陽では各活動周期に1度だけ、緯度55度のあたりに奇妙な現象が起きるのだという。

　それは北半球に”生垣"のように現れる太陽のプラズマで、なぜか11年ごとに太陽の極冠の周りのまったく同じ場所に現れる。

　しかし今回のように渦巻きが観測されたのは初めてだ。

　太陽の極は磁場の生成に大切な役割があるとされている。そのため、渦巻きは太陽の磁場の反転に関係していると考えられているが、詳しいことはわかっていない。
各太陽活動周期で1度、太陽プラズマの生垣が緯度55度のところに形成され、極に向かって動き出します。これはとても興味深く、大きな謎です。

なぜ極に向かって移動しては消え、3、4年経つととまるで魔法のようにまったく同じところに戻ってくるのでしょう？


2010 年から 2020 年にかけて、ヨーロッパの探査機 PROBA2 に搭載された望遠鏡によって紫外光で観測された太陽周期 / image credit:Dan Seaton/European Space Agency (NOAA/JPL-Caltech)

太陽の謎を探るには新たなミッションが必要
　
そもそもこの現象が起きているところは、黄道面（つまり惑星が公転している領域）から観測できるだけで、直接見ることはできないのだという。

　欧州宇宙機関ESAが打ち上げた太陽観測衛星「ソーラー・オービター」が何かヒントをもたらしてくれると期待されるが、それでもそれが観測する位置は水星軌道の内側からだ。

　マッキントッシュ氏によると、太陽で今起きていることを完全に解明するには、別のミッションが必要になるだろうとのことだ。

2023年02月10日
カラパイアより

太陽コロナを効率的に加熱するマイクロフレア


ループ状マイクロフレア
「ひので」がとらえたループ状マイクロフレア。このマイクロフレアの一方の足元（赤い四角内）を同時観測した（提供：JAXA宇宙科学研究所リリース、以下同）

太陽コロナで頻発する小規模な爆発現象、マイクロフレアは、通常のフレアとは異なるエネルギー解放機構を持つことが、多波長での観測で示唆された。

太陽面で起こる爆発の一種・マイクロフレアは、通常のフレアと比べて解放されるエネルギーが約6桁も小さい。近年の観測と研究によると、マイクロフレアは頻発していて、太陽の上層大気であるコロナにエネルギーを供給し、500万度を超えるコロナの高温を生み出す一因であることがわかってきた。その仕組みをよく調べると、単なる「小さなフレア」というわけでもないようだ。

JAXA宇宙科学研究所の清水敏文さんたちの研究チームは、コロナでループ状に増光するマイクロフレアを複数の観測装置で観測し、足元の彩層（コロナの下にある大気で比較的高密度）でのふるまいも同時にとらえることに成功した。観測には太陽観測衛星「ひので」と「アイリス（IRIS）」、さらにアルマ望遠鏡が使われた。

コロナで起こったマイクロフレアは軟X線（比較的波長が長い、紫外線寄りのX線）で観測でき、足元での加熱はより長い波長でとらえられる。今回の観測では、ミリ波（波長3mm、周波数100GHz）とSi IVのスペクトル線が軟X線と同時に増光を始め、軟X線より早くピークを迎えた。

増光ループの軟X線強度、ループ足元の輝度温度、Si IVスペクトル線強度の時間変化


（a）「ひので」のX線望遠鏡（XRT）による増光ループの軟X線強度、(b）アルマ望遠鏡による100GHzスペクトル線のループ足元の輝度温度、（c）「アイリス」によるSi IVスペクトル線強度の時間変化。画像クリックで拡大表示

この変化から、コロナでエネルギーが解放されると同時に、加速された粒子が足元の彩層上部に突っ込んでプラズマを加熱し、ミリ波の増光が起こったのだと考えられる。ただし、観測データから見積もると、加速粒子が運んだエネルギーは熱として解放されたエネルギーの約100分の1でしかないことがわかった。


加速粒子がコロナループの足元に突っ込み、足元が発光する模式図

通常の規模のフレアでは、加速粒子が運ぶエネルギーの割合はもう少し多い。マイクロフレアは爆発エネルギーのほとんどをコロナで解放することで、効率よくコロナを加熱していることが示唆される。先行研究では、フレアの規模が小さいほど加速粒子によるエネルギーの運搬の割合が低いことが示されており、今回の成果もこれと一致するものだ。このような解釈が正しいとすれば、マイクロフレアにはコロナの熱的プラズマをより効率的に作る、通常フレアと異なるメカニズムが必要となる。

今回の観測研究では、彩層で増光が起こったのは表面磁場が強い部分ではなく、強い磁場に挟まれた空洞領域の上空であることもわかった。太陽における爆発には、磁力線のつなぎかえによって磁力エネルギーを熱エネルギーに変える磁気再結合（磁気リコネクション）が関わっているが、今回の観測は、その再結合が起こる、磁場と磁場の間の磁気的不連続面の様子を推定する助けとなりそうだ

2022年7月8日
AstroArtsより

太陽に接近する謎のキューブがNASAの観測機にとらえられる



　われわれ人類を含む地球生命体の活動に欠かせない熱や光のエネルギー源でもある太陽。　そんな灼熱の恒星のごく近くに「謎めいた黒色のキューブ」が存在する、との主張がネットで取り沙汰されている。

　今月初め、地球外生命体の専門家を名乗るユーチューバーが、NASAのライブストリーミングで発見したという「太陽に接近する得体の知れない立方体」について独自の見解を公表した。

　太陽観測機SOHOのカメラがとらえた太陽付近の謎物体

Alien black cube shoots out of the sun and then disappears into space


Alien black cube shoots out of the sun and then disappears into space

太陽の端に現れてすぐ画像がクラッシュ？「謎の黒いキューブ」

　上の動画は今月5日、自称「地球外生命体の専門家」のユーチューバー、スコット・ワーリング氏が公開したもの。

　そこにあるのはNASAと欧州宇宙機関 (ESA)が打ち上げた太陽観測機SOHOによる太陽の記録だが、このたび彼が注目したのは太陽の右下にある「不吉な黒っぽい物体」だ。

　彼いわく、このシーンはNASAの公式ライブストリーミングでも配信されたものだが、当時はこの物体の出現からわずか2秒で突然終了したという。



　つまり謎の黒いキューブが現れてまもなく、観測機のカメラがクラッシュしたというのだ。

　このハプニングについて陰謀論者の間では「原因を説明できるのは宇宙人だけ」との噂がまことしやかに広まっているそうだ。



「宇宙機関がキューブの存在を隠蔽した」という主張

　この噂にからめたものか、地球外生命体をよく知るらしいワーリング氏は「宇宙機関がとっさに故障を装い、このキューブの存在を隠蔽した」というなかなか大胆な仮説を述べている。

　ちなみに太陽の記録は現在も一般公開されているので、だれもが自由に眺められる。ワーリング氏もそのサービスのおかげで気になる物体をじっくり眺められるようだ。



画像の乱れは異常？宇宙を移動する黒いキューブは宇宙船？
　
なお自身のブログをもつワーリング氏は、そこでもライブストリーミングで目にした異常について自説を展開している。
5月2日にNASAのライブ映像を視聴していたところ、太陽の謎の物体が見えた瞬間にシャットダウンした。午後1時6分頃だ。

謎のキューブが太陽から現れた直後に画像が乱れて1/4程度見えなくなり、次に見えた時はキューブが消失していた。明らかに異常だ！

キューブが出てくる時だけ画像がぎくしゃくしてその後ひどく乱れる。目を疑う光景だ。このシーンはSOHOの公式サイトでも公開中だが、問題の瞬間は左下のタイムスタンプとも一致している。

みなさん、これはNASAもSOHOも隠ぺいの一部であることを示す動かしがたい証拠だ。彼らは我々の太陽から離発着して宇宙を移動する黒いキューブを隠そうとしている。彼らはそこで何かを採取している。それは何だ？
「太陽フレアでしょ！」「よく比べてみろ」「天使では？」との声も
　ワーリング氏の突きぬけた仮説をめぐり、ユーザーからは以下のような反応が巻き起こった。

この件に関するユーザーの反応は...

・あれは太陽フレア。電磁波の影響で起きる局所的な爆発にすぎない

・心情的には君の説を信じたいがあれはフレアじゃないかな。

・メンテナンスのためのシャットダウンのタイミングがおかしいことには同意するが、一般的な太陽フレアと特別違いがあるのかどうか自分でよく比較してみて欲しい。

・あれは天使の仮の姿です。天使が物理的な世界に現れるには大量のエネルギーが必要なので、太陽の力でブーストするんです。宇宙を移動するときは黒いキューブ形をしているのでそうとはわからないでしょう。そして私たちの世界に来るときは人間の姿で現れるのでやはり私たちには認識できないのです。それでも信心がある人にはそれとわかるのです。

・ちょっとまて。天使が四角いなんて説は初耳だが？
　さて大半の人があれは単なる太陽フレアでたまたま四角く見えたとみていたようだ。あとついでにいえば太陽の記録が1日2回、午前1時6分と午後1時6分の固定に見えるのは気のせいだろうか？


image credit:youtube via soho
　
にしても「太陽を行き来する黒いキューブが実は宇宙船で何かを採取してる」とはかなりの想像力だが、みんなはどう思う？

2022年05月14日
カラパイアより