宇宙への旅人

ALMA望遠鏡により詳細が判明した赤色巨星が照らしだす渦巻き模様



チリのアタカマ砂漠に設置された「アルマ望遠鏡（アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計：ALMA）」。同望遠鏡はこれまでも素晴らしい観測結果を残してきましたが、今回の「赤色巨星が照らし出すガスの渦巻き模様」も非常にインパクトのあるビジュアルです。
　
台湾中央研究院天文及天文物理研究所（ASIAA）のヒョスン・キム氏ら国際チームは、ペガスス座LL星を観測。この恒星は連星（複数の星がお互いを周っている）で、渦巻き模様はその連星系の軌道運動によって作り出されているのです。
　
ペガスス座LL星は太陽の予測された将来と同じく、赤色巨星となっています。また赤色巨星はガスを周囲に撒き散らし、後に中心から紫外線を放出してガスを照らし出す「惑星状星雲」を形作ります。そしてその内部構造に、ペガスス座LL星の軌道運動が深く関連していると考えられているのです。また渦巻きの間隔から、連星系の周期が約800年だとも予測されています。
　
これまでわからなかった連星の運動を電波の目で解き明かす、アルマ望遠鏡の素晴らしい観測成果です。
　
Image Credit: 国立天文台

アルマ望遠鏡が観測したペガスス座LL星 / Visualizing the ALMA data of LL Pegasi


アルマ望遠鏡が観測したペガスス座LL星のデータを可視化した映像。動画の各コマは、それぞれ異なる速度を持つガスの分布を秒速1kmごとに表しています。速度は画面右上に表示されています。視野は、太陽と地球の間の距離（約1憶5000万km）の2万倍に相当します
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Hyosun Kim et al.

2017/03/06
Soraeより

冷たく暗い矮星は、強力な磁場工場だった


画像は、赤色矮星、TVLM 513-46546の想像図です。
Credit: Dana Berry (NRAO/AUI/NSF) / SkyWorks

アルマ望遠鏡を使った観測により、とある暗く冷たい小さな星（矮星）が驚くほど強力な磁場を持っていることが発見されました。その磁場は、太陽の最も強烈な磁場領域に匹敵するほどです。

その星の特異な磁場は、太陽フレアのような爆発が連続することによる突風と関連しているのかもしれません。私たちの太陽で起きているのと同じように、その星のフレアは磁力線に絡みつくように発生します。磁力線はまるで粒子加速器のように働き、電子が軌道をゆがめられることで電波の信号を発します。その電波をアルマ望遠鏡でとらえることができました。

強烈なフレアの活動によって、近くの惑星があったとしたらそこには荷電粒子が絶えず降り注いでいる、と、研究者はコメントしています。

「もし私たちがこのような星の近くにいたとしたら、衛星通信は一切できないでしょう。もっとも、そのような荒れ狂う環境で生き物が進化していくのは非常に困難でしょう」と、筆頭著者のピーター・ウィリアムズ氏（米・マサチューセッツ州ケンブリッジ、ハーバード・スミソニアン天体物理センター(CfA)）は語ります。

研究チームは、うしかい座の中にあり、地球から35光年離れたよく知られた赤色矮星、TVLM 513-46546を研究するためにアルマ望遠鏡で観測していました。

その星は太陽の10%の質量しかなく、水素が核融合して輝いている「星」と核融合していない褐色矮星のちょうど境界線に分類される、非常に小さく冷たい星です。この小さな星の特徴の一つは素早い自転で、およそ2時間毎に一周しています。私たちの太陽は赤道付近が一周するのにおよそ25日かかります。

アメリカ国立電波天文台のカール・ジャンスキーVLA（米・ニューメキシコ州ソコロ）による以前の観測では、この星が太陽の最も強力な磁場に匹敵する磁場を持ち、それは太陽の平均的な磁場より数百倍強いことがわかっていました。

太陽で磁場を発生させる物理的プロセスは、このように小さな星では起こりえないため、研究者は頭を悩ませました。

「磁力的にいうと、この星は私たちの太陽とは全く異なる『怪物』なんです」と、共著者のエド・バーガー氏(CfA)は述べます。

研究者がアルマによってこの星を観測したとき、95GHzという特に高い周波数（波長にすると約3mm）の電波を検出しました。そのような電波の信号は、シンクロトロン放射と呼ばれる過程で発生します。シンクロトロン放射は、電子が強力な磁力線の周りを勢いよく進むときに出る放射で、磁場が強力であるほど、電波の周波数はより高くなります。

フレアで発生するような電波が赤色矮星においてこれほど高い周波数で検出されたのは、これが初めてです。そしてまた、このような星がミリ波によって検出された初めての例です。アルマによって、新たな研究手法が開拓されました。

私たちの太陽は、太陽フレアによって似た放射を発していますが、それは瞬間的なものです。この星は太陽の10分の1以下の質量しかないにもかかわらず、その放射は太陽の1万倍も強いのです。アルマはこの放射をたった4時間の観測で検出したことからも、この赤色矮星は途切れることなく活動しているといえます。

今回の結果は、生き物が生存しうる太陽系外惑星の探査と重要で密接な関係があります。赤色矮星は銀河系でもっとも典型的な星であるため、今後、惑星探しのターゲットとなるでしょう。しかし、赤色矮星は太陽と比べてとても低温であるため、惑星が表面に液体の水をたたえるほどに暖かくなるには、星のすぐ近くを回らなければいけません。しかしすぐ近くでは星からの強烈な放射をちょうど受けることになってしまい、惑星の表面で大気がはぎ取られる、もしくは複雑な分子が破壊されてしまうだろうと、研究者は推測しています。

研究者は将来的に似ている星を研究し、今回の星が珍しい変わった星なのか、それとも嵐のような星の仲間の一例にすぎないのかを調べます。

この研究成果は、'The First Millimeter Detection Of A Non-Accreting Ultracool Dwarf' by P. K. G. Williams , S. L. Casewell , C. R. Stark , S. P. Littlefair , Ch. Helling , E. Berger.として、米国天文学会発行の天文学専門誌『アストロフィジカル・ジャーナル』に掲載されました。

２０１５年11月27日

小さな赤色矮星で起きる激しいフレア

ハッブル宇宙望遠鏡の大量のデータから、小さな赤色矮星で発生する激しいフレアの様子が統計的に明らかになりました。


激しいフレアが発生している赤色矮星と、その惑星の想像図。
（提供：NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)）

米・宇宙望遠鏡科学研究所の調査で、小さな赤色矮星で激しいフレアが発生している様子がわかりました。ハッブル望遠鏡が系外惑星探索のために1週間かけて集めた21万5000個の赤色矮星のデータを調べたところ、1つの天体で複数発生しているものも含めて、フレアによる増光が100箇所で見られました。
フレアとは、強力な磁場を持つ天体の大気層で磁力線が輪ゴムのようにはじけた時に起こる、プラズマの爆発現象です。

赤色矮星は、質量が小さく低温の赤い主系列星で、高温ガスの深い対流により強い磁場ができ、比較的若いものはフレアが発生しやすいと考えられていますが、今回の観測で、生まれてから数十億年経ったもっと古いものでもフレアが発生していることがうかがえます。

また、変光星におけるフレアの発生割合は、それ以外のものの1000倍も高かったのです。太陽の黒点のような強い磁場にともなう暗い領域が星の自転にともなって見え隠れすることで、天体の光度が変化すると考えればうなずけます。太陽の黒点は表面全体のほんのわずかの領域ですが、赤色矮星では、暗い領域が表面の半分を覆うような広い範囲のものもあります。

2011年1月13日
Astro Artsより