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J0008+0128 ガイアが見つけた、星の理論で説明できない天体

赤色巨星の相棒として、直径約20kmの見えない天体が見つかった。数千回のシミュレーションでも、その成り立ちは再現できなかった。

Artist's illustration of a red giant star orbiting an unseen compact object in deep space.
画像: 3DNews - Daily Digital Digest

数千光年先に、現在の恒星進化論では作れないはずの天体が潜んでいる。欧州の宇宙望遠鏡ガイア(Gaia)の位置天文データが、天文学者に新たな謎を投げかけた。天体の名は J0008+0128 という。

J0008+0128とは何か

推定サイズは約20kmで、この距離からは直接見えない。そこで研究者は、重力で結ばれた相棒の赤色巨星を手がかりにした。赤色巨星の視線速度はLAMOSTとSDSS/APOGEEの観測、北欧光学望遠鏡(NOT)のデータで測定し、ガイアの位置天文観測で軌道を割り出した。高分散スペクトルには第2の恒星の線が見当たらず、見えないコンパクト天体が存在する有力な証拠になった。

赤色巨星の質量は太陽の1.2〜2.7倍、見えない相棒は1.8〜2.8倍と推定される。軌道周期は約1220日、離心率は約0.1で、円に近い軌道だ。

なぜ理論で説明できないのか

問題は、質量の大きさと軌道の広さの組み合わせにある。軌道が大きすぎて、相棒から物質を奪って成長した可能性は低い。研究者が推測するとおり中性子星なら、これまで観測も、モデルでの再現もされていない極めて重い部類になる。

チームは連星進化モデルPOSYDONを含む数千回のシミュレーションを行ったが、観測された特性を再現できたものはなかった。

仮説は2つある。超新星爆発で異常に重い中性子星が直接できた可能性と、かつて三重星系で、内側の2つが合体した可能性だ。後者は中性子星と通常の星、または2つの中性子星の合体が考えられる。

性質がはっきりすれば、中性子星とブラックホールの境界を探る手がかりになる。物質の密度や、重力崩壊にどこまで耐えられるかも見えてくる。研究者は、物理学の新しい何かが見つかる可能性も排除していない。

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