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太陽は現在の「約300倍に膨張」して一生を終える

Posted by moonrainbow on 07.2023 太陽   0 comments   0 trackback
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

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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

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

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