一部の白色矮星は死後もエネルギーを発している可能性
 「白色矮星」は、太陽のような恒星が寿命を終えた後に残される星だ。だが、こうした星の死体は、ときに死に抗うことがあるようだ。

 ESAのガイア宇宙望遠鏡が2019年にとらえた観測データの中に、数十億年前から冷却を停止している白色矮星があることが判明した。

 これが意味するのは、「死んだはずの白色矮星の中には、燃料を使い果たしてなおエネルギーを作り出せるものがある」ということだ。

 だがこうした白色矮星は、どうやって死してなおエネルギーを放ち続けているのか? ウォーリック大学(英国)とビクトリア大学(カナダ)の天文学者は、その謎を解明したかもしれない。

死んだ恒星「白色矮星」

 「白色矮星」は、恒星が進化の終末期にとりうる形態の一つで、質量は太陽と同等であるにもかかわらず、体積は地球と同程度しかない。

 その大部分が電子が縮退した物質によって構成されている恒星の残骸で、一般には死んだ星とされる。

 恒星は水素の原子核が癒合(核融合)し、ヘリウムに変換されることで燃えている。だが、恒星の中心部の燃料が使い果たされ、それ以上核融合が起きなくなると、それまで自身の重力によって崩壊することを防いでいた外側へ広がるエネルギーもまた消えてしまう。

 こうして中心部が重力に押しつぶされる一方、外側ではまだ核融合が起きており、そのエネルギーで膨張しようとする。その結果、元の半径の数十倍から数百倍まで膨れ上がったものが「赤色巨星」だ。

 だが膨らんだ外層は中心から離れているため、重力によってまとまりにくく、やがては散り散りになり、燃料を使い果たした恒星のコアだけが残る。これが「白色矮星」だ。

 ちなみにこれは他人事ではなく、私たちの太陽もいずれはこのプロセスを辿ると考えられている。それどころか天の川銀河の97%の星がそうだ。
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photo by iStock

なぜか冷えない「若さの泉」を持つ白色矮星を発見

 これまで、こうした白色矮星は、ほとんど活動を終えた星の最終段階であると考えられてきた。

 かつてその中心部では、恒星物質のプラズマが猛り狂っていたが、熱が発生しなくなれば凍って固まってしまう。

 その結果、白色矮星は何十億年という長い時間をかけて、だんだんと内側から固まっていく。

 だがガイア宇宙望遠鏡がとらえたように、この宇宙には数十億年もそうした冷却が進んでいない白色矮星がある。まるで内側に「若さの泉」でも隠し持っているかのようだ。

 そして今回の研究チームによれば、その「若さの泉」とは、白色矮星が冷えることでできる固体の結晶だ。

 この結晶は、より高密度の液体の上に浮かぶ。すると、かわりに液体は下へと移動する。こうしてより重い物質が白色矮星の中心に向かって沈んでいくことで、重力エネルギーが発生する。

 このエネルギーが熱に変換されて、普通なら冷え続けるはずの白色矮星の冷却プロセスを何十億年もの間、止めると考えられるのだ。
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白色矮星内部の2つのモデルを並べたもの。(左)標準的な白色矮星の通常の結晶。(右)冷却が遅い特異な白色矮星 / Image credit: Robert Lea/Bedard et al

何が白色矮星の運命を決めるのか?

 これが白色矮星の若さの泉だったとしても、また別の疑問が浮かび上がってくる。はたして冷えるだけの死んだ白色矮星と、若さの泉に恵まれた白色矮星とでは何が違うのだろうか?

 研究チームのアントワーヌ・べダール氏は、その答えは星の組成だと考えている。
白色矮星の中には、2つの星が合体してできたものがあります。そうした星が衝突して白色矮星が形成されるとき、星の組成が変化して、浮かび上がる結晶ができるようになるのです
 これまで白色矮星は、冷たければ冷たいほど古いと考えられてきた。

 だがそれに対抗するプロセスは、これまで発見された白色矮星の中には、その温度から想定されるよりもずっと年老いたものが存在する可能性を示唆している。
私たちが発見した輸送メカニズムは、白色矮星の中には何十億年もの間、”普通”の恒星と同じように明るく輝くものがあることを意味します。

この事実は、白色矮星の年齢測定や、白色矮星を利用した銀河形成プロセスの復元作業を込み入ったものにするでしょう(アントワーヌ・べダール氏)
 この研究は『Nature』(2024年3月6日付)に掲載された。

References:Astrophysicists unveil new phenomenon challenging textbook definition of white dwarf stars - Press Releases / Newly discovered 'fountain of youth' phenomenon may help stars delay death by billions of years | Live Science / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2024年03月29日 21:02
  • ID:.OQnbvdQ0 #

若い者たちには負けておれんわい

2

2. 匿名処理班

  • 2024年03月29日 21:34
  • ID:6K.r8J7y0 #

白色矮星って恒星の死骸みたいなイメージだけど
熱や光は放ってるからしっかり生きてるわけよな。
少なくとも惑星よりはよっぽど活動的。

恒星にとっては白色矮星になってからの人生の方が長いし
見方によっては白色矮星の方が完成形とも言える。

3

3. 匿名処理班

  • 2024年03月30日 02:43
  • ID:MYEGnrFI0 #

>>2
地球型の鉄岩石惑星は惑星衝突時の余熱が何十億年かけて対流してるだけだけど噴火活動するし
ケレスや冥王星あたりの氷矮惑星も衝突時の余熱でまだ水っぽい内部の水分が冷えて氷になっていく過程で体積が増えて内部がミチミチになって噴火ならぬ噴氷するという活動をしている
白色矮星も同じく衝突があると表層から重い物質が沈み込んでいく対流が発生してそれが莫大な摩擦熱を生むわけだね
考えてみればこれらの死んで冷えゆく星も生きた星の核融合反応も、物理的に最も落ち着いた状態になるべく余剰エネルギーを盛んに放出しているという点では同じ
小惑星みたいな石くれを除けば、活動を止めた死んだ星なんてまだ存在しないと言えるかもね

4

4.

  • 2024年03月30日 03:22
  • ID:9c.FcCx.0 #
5

5. 匿名処理班

  • 2024年03月30日 03:52
  • ID:JsKa.BIU0 #

確か白色矮星って英語だとwhite dwarfよね
色白のドワーフ…いや白ひげのドワーフかな

6

6. 匿名処理班

  • 2024年03月30日 06:01
  • ID:ZolwjiqU0 #

赤色巨星だった俺が白色矮星になった件
銀河の辺境でスローライフを満喫するはずだったのに、なぜかエネルギーがほとばしってるんですけど !?

7

7. 匿名処理班

  • 2024年03月30日 07:25
  • ID:YSmh2QGl0 #

👍押せばぁ〜 命の泉湧くぅ〜〜

8

8. 匿名処理班

  • 2024年03月30日 12:08
  • ID:QxF5YKwX0 #

流石に太陽の代わりにはならんだろうけどな。
未来の地球からの眺めだったらひときわ明るい星くらいだろうな。
まあ地球が残っていればだが。

9

9. 匿名処理班

  • 2024年03月30日 13:32
  • ID:FnTyQ0rP0 #

実はホーキング星だったみたいな可能性はないのかな

10

10.

  • 2024年03月30日 18:31
  • ID:BNj36w8G0 #
11

11. 匿名処理班

  • 2024年03月30日 20:12
  • ID:0QxOTnGh0 #

>>8
太陽が白色矮星の前に赤色巨星になった段階で
潮汐力によって地球の公転軌道が縮小していき
太陽に飲み込まれると予測されてるね。

ただ赤色巨星になると外層が剥がれ質量が減るので
引力が弱まり地球は引き込まれなくなるという見方もある。
どちらになるか正確な予測は困難のよう。

12

12. 匿名処理班

  • 2024年03月31日 06:30
  • ID:JvOq8.QX0 #

>>11
まぁ、待ってたらその内分かる事だよね。

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