死んだ星が8分ごとに電波を点滅させ、太陽のようなパートナーを発見

2022 年以来、天文学者たちは長周期電波過渡現象と呼ばれる新しい種類の宇宙物体について頭を悩ませてきました。

これらは、数分から数時間ごとに宇宙に明るい電波の閃光を発する物体です。

一部の星は、軌道上にある赤色矮星と呼ばれる小さくて暗い冷星と、白色矮星と呼ばれる星の残骸との連星系にまで遡ることができます。

Nature Astronomy に本日発表された新しい研究では、これらの謎めいた断続的な放送局の 1 つについて、別の情報源の最初の発見を報告します。それには依然として白色矮星が含まれていますが、私たちの太陽によく似た星も含まれています。

情報源の検索

2022 年に最初の長周期無線トランジェントが発見された後、宇宙人の可能性を排除した後、私たちは自然な説明を探し始めました。

1つのアイデアは、それらが非常にゆっくりと回転する中性子星パルサーであり、巨大な星の崩壊した核であり、繰り返し電波フラッシュを送信するというものでした。しかし、理論的には、ゆっくりと回転する中性子星は電波を生成しないはずなので、答えは別のものでなければなりませんでした。

これらの無線信号の発信源を追跡し始めたとき、画期的な進歩が得られました。私たちの繰り返し信号の 1 つは、おそらく白色矮星 (太陽のような星の残骸) の周りを周回している赤色矮星から発信されました。

私たちがその源星を特定できる少数の長周期過渡現象全体にわたって、白色矮星と小さくて冷たい赤色矮星の連星系というパターンが現れています。

間違った種類の星からの信号

2024 年後半、私たちは西オーストラリア州のマーチソンワイドフィールドアレイ電波望遠鏡を使用して、新しい長周期過渡現象を探していました。

博士課程の学生である Csanád Horváth が開発した検索方法を使用して、私たちは何かを発見しました。時計仕掛けのように 7.9 分ごとに届く電波の短い点滅です。

するとフラッシュが止まりました。何週間も何も見えず、諦めかけました。しかし、すべての検出と非検出をまとめてプロットすると、あるパターンが現れました。

パルスは約 6 時間の期間中にのみ表示され、その後 26 時間パルスが表示されません。最も自然な説明は、この星系が連星系であるということです。つまり、2 つの星が 32 時間ごとに互いに周回しており、電波パルスはそれらが正しい方法で並んでいる場合にのみ目に見えます。

南アフリカの MeerKAT 望遠鏡は、単一のかすかな星を含む空の小さな部分に発生源を特定しました。私たちはハワイのケック望遠鏡を利用して、星のスペクトル、つまりその光の「指紋」を記録しました。これにより、星自体について多くのことがわかります。

その結果は驚くべきものでした。これは小さな赤色矮星ではなく、私たちの太陽とほぼ同じ質量と温度を持つ G 型星でした。

見えない星の重さを量る

結局のところ、私たちの発生源が中性子星ではないことをどうやって確認できるのでしょうか?

ヒントはタイミングにあります。パルスを発する物体がその軌道を中心に揺れると、電波が他の点よりも遠くまで到達する必要があるため、パルスは予想よりも最大 4 秒早くまたは遅く到着します。これは、軌道がどれだけ大きいかを示しています。

太陽に似た星の正確なスペクトル「指紋」は、パルスする物体がその周りを周回する際に星がほとんどぐらつかないことを示しています。これは、太陽に似た星がパートナーよりもはるかに重いはずであることを意味します。

軌道の大きさの計算、各軌道にかかる時間、スペクトル測定を組み合わせると、パルスする物体は太陽の約 3 分の 2 の重さであることがわかります。つまり、中性子星になるには軽すぎるということです。

私たちは、このパルスする物体は白色矮星パルサーであり、太陽に似た星の周りの軌道で最初に発見されたものであると考えています。

暗闇に隠れている奇妙なシステムとは何ですか？

この奇妙なカップルはどのようにして生まれたのでしょうか？私たちは、白色矮星となった星は、最初に膨張して伴星を飲み込む巨人になったに違いないと考えており、その伴星は内側に螺旋を描き、巨人の外層が弾き出される前に軌道を縮小した。

このようなシステムはおそらく宇宙では非常に一般的であると考えられますが、明るい星の隣にある白色矮星は非常に見えにくいです。明るい星の輝きがかすかな白色矮星を隠します。

一方、無線パルスはまぶしさをカットします。より多くの長周期過渡現象が明るい星の周りに白色矮星を隠していることが判明すれば、電波調査によって光学望遠鏡やX線望遠鏡では見逃している未発見の集団全体を発見できる可能性がある。

一部の白色矮星の連星は Ia 型超新星の祖先であると考えられているため、これは重要です。天文学者は、これらの爆発する星を「標準キャンドル」、つまり星間距離と宇宙の膨張を測定するための基準点として使用します。これらのシステムを見つけると、このプロセスについてさらに詳しく明らかになる可能性があります。

SKA 天文台のような次世代の電波望遠鏡を使えば、さらに多くのものが見つかると期待されています。そして、さまざまな種類の星の周りでこれらの天体を見つけることができれば、私たちの太陽のような、銀河全体やその先の星の生と死についての洞察が得られるでしょう。

ナターシャ・ハーリー・ウォーカーはオーストラリア研究評議会から資金提供を受けています。この研究の背後にある研究は、CSIRO マーチソン電波天文台のインヤリマンハイルガリブンダラで実施されました。著者は、ワジャリ・ヤマジが天文台敷地の伝統的所有者および先住民の所有者であることを認めています。

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