1,300光年離れたところに奇妙な「両面」の星が発見されました。片面は水素で、もう片面はヘリウムです。

新たに発見された両面白色矮星「ヤヌス」の想像図

天文学者たちは最近、両面の組成がまったく異なる非常に奇妙な白色矮星を発見した。片面は完全に水素でできており、もう片面は完全にヘリウムでできている。科学者がこのような「両面」の白色矮星を発見したのは今回が初めてだ。このため、科学者たちはこのユニークな白色矮星を、ローマ神話の二つの顔を持つ神ヤヌスにちなんで名付けました。

ヤヌスの発見はまったくの偶然でした。研究者たちは、カリフォルニア州のツヴィッキー・トランジェント施設で死んだ星の残骸を捜索していたところ、思いがけず奇妙な信号を発見した。その後、研究者たちは他の望遠鏡を使って数回にわたって観測し、ついにヤヌスの驚くべき「両面」の特徴を発見した。 「この観察結果を他の人に見せたところ、皆驚いていました」と、この研究を率いたカリフォルニア工科大学の天体物理学者イラリア・カイアッツォ博士は語った。

観測によれば、ヤヌスは白鳥座の方向に位置し、地球から1,300光年以上離れており、15分ごとに1回転している。近くで観察すると、ヤヌスの両面は青く、同じような明るさに見えますが、ヘリウム側は太陽のようにざらざらした外観になり、水素側は滑らかに見えます。

両面白色矮星ヤヌスの周囲の磁場の模式図。表面磁場の強度は不均一に分布している可能性があります。

ヤヌスはどのようにして「二つの顔」を持つようになったのでしょうか?

ほとんどの恒星の死の残骸である白色矮星は、密度が非常に高く、地球のような惑星とほぼ同じ大きさですが、質量は太陽に匹敵し、中性子星とブラックホールに次いで宇宙で最も密度の高い天体の一つとなっています。

白色矮星の表面の巨大な重力の影響により、重い元素は中心に向かって沈み、上層には最も軽い元素、通常は水素またはヘリウムのみが含まれるようになります。

白色矮星が高温のとき、その表面はヘリウムで占められています。白色矮星の温度が摂氏3万度以下に下がると、ヘリウムは内部に沈み、水素は表面に上昇します。白色矮星が再び熱くなると、水素は沈み、ヘリウムが白色矮星の表面に再び現れます。ヤヌスはこれら2つの遷移段階の間のどこかにある可能性があり、科学者は同様の遷移段階にある白色矮星を発見したことがない。

ヤヌスの「両面」が形成された理由については、研究者らは現時点では説明するのは難しいと考えている。考えられる理由の一つは、ヤヌスがまれな変化の過程を経験していたということだ。

研究者たちは、これはヤヌス内部の磁場とも関係があるのではないかと推測している。磁場は星の表面上の物質の分布と動きに影響を与える可能性があります。もしヤヌス内部に、片側がもう片側よりも強い磁場がある場合、水素とヘリウムが異なる半球に蓄積され、磁場が強い領域に水素の「海」が形成される可能性がある。しかし、現在の観測データではこれを証明することはできません。

ヤヌスは、スペクトルが主に水素で構成されている白色矮星と、スペクトルが主にヘリウムで構成されている白色矮星からなる連星系なのでしょうか?現在の観察ではこの可能性は排除されています。

いずれにせよ、ヤヌスは白色矮星の進化に関する天文学者の理解に疑問を投げかける非常に特別な星です。研究者たちは将来、ヤヌスのような天体をさらに発見し、「両面」白色矮星の秘密を解明したいと考えている。

編集者: Youyou

企画：張超、李培源、楊劉

レビュー者: 北京天文館研究司書 Li Xin