天文学者たちは、ベテルギウスの予期せぬ暗化は、赤色超巨星の視界を部分的に遮る塵の雲を形成した巨大なガスの噴出によるものだと考えている。
いわゆる「大減光」は2019年後半に始まり、2020年3月に終結しました。この間、オリオン座で夜空で10番目に明るい星であるベテルギウスは、肉眼でもはっきりと暗くなりました。ピーク時には、天文学者たちはベテルギウスの通常の明るさが最大40%も低下したことを観測しました。
この奇妙で予期せぬ出来事はすぐには理解されず、様々な憶測が飛び交いました。ベテルギウスに深刻な黒点が発生したという説や、地球からわずか548光年離れたこの老齢の星が超新星爆発の瀬戸際にあり、爆発すると巨大な光とエネルギーを放出して消滅するのではないかという説も浮上しました。
初期の証拠では、巨大な塵の雲が減光の原因であると示唆されていましたが、他の研究では恒星の測定可能な冷却が示唆され、これも原因の可能性として挙げられていました。ネイチャー誌に掲載された新たな研究によると、一見無関係に見えるこの2つの観測結果は、実は互いに深く関連していることが判明しました。
ベテルギウスは、大減光（Great Dimming）の約1年前に質量放出を経験していたことが判明しました。この時、ベテルギウスは巨大なガスの泡を放出しました。新論文の著者らは、観測された温度低下は、ベテルギウスの南半球に出現した冷帯によってもたらされ、放出されたガスが塵に変化したと主張しています。その結果生じた塵の雲が、この巨大な星の視界を一時的に曇らせ、結果として大減光が引き起こされました。この新研究は、パリ天文台の天文学者ミゲル・モンタルジェ氏が主導しました。
ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡（VLT）によって収集されたデータは、恒星表面の新たな画像を提供し、研究チームは天体の明るさの経時的な変化を追跡することができました。2020年に塵が大減光の原因であると主張する論文の共著者であるモンタルジェ氏は、ハッブル宇宙望遠鏡によって捉えられた初期のスペクトル特性は、恒星の彩層（恒星上部の温かい層）を通過するガス雲の存在を推測するためにしか使えないと述べています。VLTのSPHERE装置を使用することで、天文学者たちは単なる点光源ではなく、恒星の実際の形状を観測しました。これにより、塵雲とそれに続く減光の様子がより鮮明に見え、より短い時間スケールでのプロセスも明らかになりました。
2019年12月の画像と2019年1月に撮影された画像を比較したところ、特に南半球で表面が暗くなっているのが確認されました。2020年3月と4月に撮影された2枚の新たな画像では、星が通常の明るさに戻っていることが示されました。
「この現象が時間とともにどのように変化していくかを観察できたことが、現象を特定する鍵でした」とモンタルジェ氏はメールで説明した。「数千ものモデルを用いて、恒星表面の局所的な冷却と恒星前面の塵の雲が相乗効果を及ぼしているという結論に至りました。」
実際、この新たな論文は、ベテルギウスが巨大なガス泡を噴出し、それが数百万マイルも離れた場所まで移動したという、これまでの「げっぷ説」を裏付けるものとなっている。その後まもなく、星の表面の一部が冷え、その結果生じた温度低下によってガスが凝縮して塵となったという。研究者たちは文字通り、星間塵の形成を観察していたのである。その一部は、やがて小惑星、岩石惑星、そして生命の構成要素となる可能性がある。
この新たな証拠は、赤色超巨星における質量放出がこれまで考えられていたよりも激しいことを裏付けるものだ。モンタルジェ氏は、この証拠は天文学者が「質量放出の背後にあるメカニズムをより深く理解し、赤色超巨星の運命をより正確に予測する」のに役立つだろうと述べている。例えば、赤色超巨星がいつ超新星爆発を起こすのか、そして爆発後にブラックホールや中性子星などとして残るものは何なのか、といった予測が可能になるという。
大規模減光が超新星爆発と直接結び付けられないというのは残念なことのように思えるかもしれないが、ワシントン大学の天文学者エミリー・レベスク氏が付随するニュース＆ビューズ記事で説明しているように、同様の現象が他の赤色超巨星でも検出される可能性がある。
「恒星の明るさを経時的に監視したり、恒星の赤外線スペクトルにおける塵の兆候を研究したりすることに焦点を当てた次世代施設は、ここで得られた教訓をさらに発展させる上で非常に貴重なものとなるだろう」と、今回の研究には関与していないレベスク氏は記している。「ベテルギウスの予期せぬ行動に関するこの極めて詳細な研究は、星の集団全体の特性を解明するための基礎を築くものだ。」
実際、「明滅する星」、つまり変光星は、驚くほど規則的に記録されています（今週初めに一つ取り上げました！）。科学者にとっての今後の課題は、その原因をさらに特定し、それらの関連性を解明することです。超巨星に関する科学は、ようやく進歩しつつあります。
