誕生途上の巨大連星系を捉えたALMA—8年間の追跡観測で軌道の謎が解ける
銀河系の星のほとんどは連星系（2つの星が互いに公転する系）を成している。なかでも質量の大きいO型やB型の星では、その75%以上、あるいは90%を超える割合で連星を形成しているとされる。こうした巨大な連星がどのようなプロセスを経て形成されるのか、天文学者たちの関心は高い。なぜなら、これら巨大な星は重い元素を作り出し、それを宇宙全体に拡散させるという極めて重要な役割を果たしているからだ。
ジャーナル『ネイチャー・アストロノミー』に掲載された最新研究では、ALMAを用いてまさに形成途上にある巨大連星系を観測し、その動きを追跡することに成功した。研究対象はIRAS 07299−1651という約5500光年離れた連星系である。研究チームは上海交通大学天文学部のヤオ・ワン氏を筆頭に構成されており、連星形成の三つのメカニズム（ディスク分裂、コア分裂、捕獲）のうち、どれが実際に機能しているのかを検証することを目指した。
8年の追跡と多波長観測による謎解き
ALMA観測は2019年にまず実施され、二つの星がひとつのディスクの分裂から生まれたという仮説を支持するデータが得られた。しかし両星を取り巻くディスクの向きがずれていることに疑問が残り、新たな調査へと進展した。
今回の研究では、ALMAと超大型干渉電波望遠鏡群（VLA）による電波観測にジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）および超大型望遠鏡（VLT）の赤外線観測を組み合わせた。赤外線データは特に重要だった。両星から放出されるジェットの向きを検出し、それらディスク相対でどの方向を向いているかを特定できたからだ。研究者たちは約8年間にわたって両星の動きを追跡し、システム全体の詳細な3次元イメージを構築した。
対応著者のイーチェン・ザン氏は「初めて、誕生途上にある二つの巨大な星が互いのまわりを動くようすを観測することができた」と述べている。その結果、この連星ペアが細長い軌道を描いて公転していること、そして両星を囲むガスディスクが著しく傾いていることが判明した。ディスクは二重に傾斜していて、連星の軌道に対して傾いているだけでなく、互いに対しても傾いている。
パズルのピースが繋がった瞬間
研究チームの共著者ルベン・フェドリアーニ氏は「各望遠鏡がパズルの異なるピースを明らかにした。電波と赤外線観測の組み合わせが、この巨大連星原始系の形成について最高の詳細度をもたらした」と指摘する。筆頭著者のヤオ・ワン氏も「3次元パズルを解くような作業だった。観測を重ねるたびに別のピースが加わり、やがて軌道、ディスク、ジェットのすべてが一つの統一された像として浮かび上がった」と振り返っている。
銀河系における星の多様性と進化を理解するうえで、このような観測例は不可欠である。巨大連星の軌道構造、特に形成の最初期段階での様相を決定することで、三つの形成メカニズムのいずれが実際に機能しているのかを区別できるようになる。本研究はその端緒を切り開いた貴重な成果といえる。
出典: Universe Today
