天文学者たちは、軽い元素を分離したままの古代の恒星の残骸を、初めて奇妙な形で発見した。
この天体は白色矮星、つまり死んだ恒星の太古の核です。白色矮星は小さく（もちろんその名の通り）、地球ほどの大きさですが、質量は太陽とほぼ同じです。その強い重力によって、重い元素は矮星の中心に向かって沈み、軽い元素は表面近くを漂います。
最近観測されたこの恒星の最も軽い元素であるヘリウムと水素は表面に存在しているが、混ざり合うのではなく、恒星の両端を占めている。この天体についての研究結果は、本日ネイチャー誌に掲載された。
「一部の白色矮星は、表面の組成が水素からヘリウムへと変化します」と、カリフォルニア工科大学の研究者で今回の研究の筆頭著者であるイラリア・カイアッツォ氏は、同研究所の発表で述べた。「私たちは、そのような白色矮星の一つを、その過程を捉えることができたかもしれません。」
ツヴィッキー・トランジェント・ファシリティ（ZTF）によって初めて発見されたこの白色矮星は、その二面性から「ヤヌス」という愛称で呼ばれています。正式名称はZTF J203349.8+322901.1ですが、この名前はヤヌスとは全く異なる響きを持っています。研究チームの観測によると、ヤヌスは15分ごとに自転しています。
研究者たちは、パロマー天文台のCHIMERA観測装置とカナリア大望遠鏡のHiPERCAM観測装置を用いて、ZTFの観測を続行した。ケック天文台の分光器を用いた矮星の観測により、ヘリウムと水素が天体の反対側に存在することが明らかになった。
研究者たちは、この矮星の二面性は強力な磁場によるものだと考えている。しかし、これらの磁場が恒星のガス分布にどのような影響を与えるかについては、いくつかの仮説が立てられている。
一説によると、非対称の磁場がヤヌスの片側に水素を閉じ込めているという。しかし、カリフォルニア工科大学の天体物理学者で研究共著者のジェームズ・フラー氏によると、磁場が大気のガス圧を低下させ、恒星残骸の表面に水素の「海」を作り出しているという説もある。
「これらの理論のどれが正しいのかは分からないが、磁場なしで非対称の側面を説明できる他の方法は考えられない」とフラー氏は同じ発表の中で述べた。
磁場がヤヌスの並置をどのように引き起こしているかは正確には不明だが、他の磁化された白色矮星の観測によって事態が明らかになるかもしれない。
ZTFはそのような天体を観測するのに最適な機器です。ZTFは今年初め、天体観測者を魅了した「グリーン・コメット」を初めて発見しました。また、同施設は2020年に、恒星系内の惑星の一つを飲み込んだと思われる恒星を初めて観測しました。
ヴェラ・ルビン天文台は、そのような白色矮星の探索に取り組む研究者にとって間違いなく大きな助けとなるでしょう。同天文台のレガシー・サーベイ・オブ・スペース・アンド・タイム・カメラは、15秒ごとに広大な夜空の画像を撮影し、明るさが急激に変化する天体の監視を強化します。
ヤヌスのような小人は他にもいるかもしれないが、彼らが姿を現すまで待たなければならないだろう。
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