ブラジルの研究、惑星を飲み込んだ星を告発する化学的署名を発見：その詳細

星が惑星を飲み込む連星系のイラスト。 Anne Rathsam/Adobe Firefly 同時に、また同じガスと塵の雲から誕生した2つの「双子」の星は、まったく同じ化学組成を持つはずである。しかし、互いに周回し合う星のペアである一部の連星系において、天文学者たちが観測しているのはそうではない。

場合によっては、一方の星がもう一方の双子よりも特定の元素に富んでいるように見えることがあり、科学者たちはその正確な理由をこれまで把握していなかった。サンパウロ大学天文学・地球物理学・大気科学研究所（IAG/USP）の天文学者が率い、ポーランド、イタリア、中国、オーストラリアの科学者らと共同で行った新たな研究により、この謎の解明につながる説明が発見された。そしておまけとして、過去に自身の惑星の1つを飲み込んだ可能性がある星を特定するための新しいツールも発見された。学術誌「Astronomy & Astrophysics」に掲載されたこの研究は、連星系「HD 129171」と「HD 129209」のペアを分析し、一方の星が他方よりも特定の化学元素を多く持っていることを明らかにした。

科学者たちにとって、この違いは飲み込まれた岩石惑星が残した「痕跡」である。 g1で人気の動画 IAG/USPの博士課程の学生であり、本研究の筆頭著者である天文学者のアンネ・ラトサム（Anne Rathsam）氏は、g1のインタビューで発見のプロセスとそれが意味するものについて説明した。ラトサム氏によると、これらの星に何が起きたのかを理解するには、まずその化学組成を見る必要がある。「星が惑星を飲み込んだことを『示す』のは、その化学組成です」と研究者は説明した。

「星が自身の惑星の1つを飲み込むと、その物質は表面に混ざり合います。」天文学者は、化学元素には2つの大きなグループがあると指摘している。主にガスの状態で存在する揮発性元素と、通常は固体を形成し、地球のような岩石惑星や木星のような巨大ガス惑星の核の主な構成要素である難応性元素（高融点元素）の2つである。研究者たちの注目を集めたのはまさにこの2番目のグループであった。ペアの2つの星を比較した際、彼らは奇妙な点に気づいた。分析した元素が「難応性」であればあるほど、2つの星の間の違いが大きかったのである。

HD 129171星は、その双子であるHD 129209星よりも一貫してこれらの物質に富んでいることが示された。科学者によれば、このパターンは、歴史的のある時点で追加の岩石を「吸収」したと考えなければ説明がつかないという。この難応性元素のグループの中で、今回の研究で特に注目を集めたのがリチウム、そして何よりもベリリウムである。その理由は、これらの元素が星の内部でどのように振る舞うかにある。

どちらの元素も星の内部で生成されるものではない。つまり、これらの元素の予期せぬ「残りカス」はすべて外部、すなわち岩石質の物質の取り込みから来たものでしかあり得ない。同時に、両者とも時間の経過とともに星の核の極端な熱によってゆっくりと破壊されていく。双子の星HD 129171およびHD 129209の画像。 Digital Sky Survey via Aladin/Anne Rathsam 違いは、リチウムは約250万度というより低い温度で破壊されるのに対し、ベリリウムは約350万度まで耐える点にある。

一例を挙げると、表面温度が「温和な」5,800℃の太陽でさえ、その中心核は1,500万度に達する。これは、星が惑星を飲み込むと、一時的にリチウムとベリリウムが「過剰」になることを意味するが、時間が経つにつれてこのシグナルは消えていく。ベリリウムは破壊される前に高温度に耐えられるため、その痕跡はリチウムよりも長く持続する。

そのため、研究者によれば、「惑星を食らう星」の可能性に関するこれまでの研究は、まさに測定の技術的困難さから、ベリリウムを度外視していたという。今回の研究は、その空白を埋める手助けとなった。ベリリウムはより高い温度で破壊されるため、より耐性があり、その署名はリチウムの署名よりも長く持続する可能性がある。このように、ベリリウムはリチウムよりも惑星の取り込みの強力な指標となり得るのである。 NASA、地球の磁場の異常を調査中、通信に混乱をもたらす恐れもこうした結論に至るため、チームはチリにあるヨーロッパ南天天文台（ESO）の口径8.2メートルのVLT（Very Large Telescope）望遠鏡に設置されたUVES分光器のデータを使用した。

この機器は洗練されたプリズムのように機能し、星の光を異なる周波数に分解して、各化学元素の存在を明らかにする。分析の結果、HD 129171とHD 129209は揮発性元素に関しては似たような組成を持っていることが示された。これは「双子」の星としては予想通りのものである。しかし、難応性元素に焦点を移すと、HD 129171が2つの中で最も「富んだ」星として際立ち、リチウムとベリリウムの存在量も高くなっていることがわかる。

「HD 129171はHD 129209よりもはるかに難応性元素に富んでおり（元素が難応性であるほど差が大きくなる）、特にリチウムとベリリウムの存在量が高いため、HD 129171が惑星を取り込んだことを示す強力な証拠が得られています」とラトサム氏は説明する。太陽系のイラスト欧州宇宙機関（ESA）/Silicon Worlds では、どのような種類の惑星が飲み込まれたのか、あるいはそれがいつ起きたのかを知ることはできるのだろうか？ラトサム氏によれば、それは部分的にしかわからない。化学的署名は岩石質の物質が取り込まれたことを示しているが、それが1つの大きな惑星から来たのか、それとも複数の小さな天体から来たのかまでは明らかにしない。太陽に近い質量を持つ今回の研究の星々では、追加された物質はすべて混ざり合って急速に消えてしまうため、2つのシナリオを区別することは不可能である。

一方、「いつ」起きたかについては手がかりがある。追加のリチウムとベリリウムがまだ完全に破壊されていないため、天文学的なスケールでは比較的最近の出来事であるに違いない。ただし、正確な時期はまだ不確かな理論モデルに依存している。しかし、最も興味深い点は、地球外生命体の探索に対する示唆にある。異なる化学組成を持つ「双子の」星のペアは天文学者を悩ませてきた。星を形成する雲が考えられているほど均質ではないか、あるいは星の一部が何らかの時点で自身の惑星を飲み込んでいるかのどちらかである。

新しいベリリウムという「ツール」を備えたHD 129171/HD 129209ペアの発見は、2つ目の仮説を裏付けるものである。これは、ラトサム氏が強調したように、「ほぼ円形で非常に安定した軌道を持つ8つの惑星」を持つ太陽系とは大きく異なる。もし宇宙において不安定な系が一般的であるならば、太陽系のような系は私たちが想像するよりも稀であるかもしれない。そしてこれが重要なのは、複雑な生命が誕生し進化するには何千年もかかるからである。それは、途中で自身の星によって破壊されない惑星でのみ起こる現象なのだ。動画：大気汚染で空が本当に美しく見えるって本当？大気汚染で空が本当に美しく見えるって本当？