太陽系外惑星科学では、白色矮星は通常、後回しになるだけだ
系外惑星を探索している研究者の大半は、第2の地球探しが忙しすぎて、超高密度の恒星の残骸である白色矮星のことを、太陽のような星の終末期の副産物くらいにしか考えられない
米ペンシルベニア州にあるビラノバ大学の天体物理学者エドワード・シオンは、取材に応じた電子メールで「白色矮星は、地球のような岩石と金属でできた惑星ほどの大きさの体積に、太陽ほぼ丸々1個分の質量が押し込まれている」と説明する
「白色矮星の典型的な密度は、1立方センチメートルあたり1000万グラム(10トン)におよぶ
鉄とニッケルでできた地球の核の密度は、1立方センチメートルあたり約10グラム程度だ」
それでも、白色矮星は観測で発見するのが極めて困難で、この暗い天体の周囲の極めて短い軌道を公転する地球に似た惑星を探すことが可能になったのも、ほんのここ十年ほどのことだ
また、白色矮星は天の川銀河(銀河系)の歴史を理解する上でも重要になる
「白色矮星は、銀河系にある約2000億個の恒星の98%がたどる進化の最終段階だ」とシオンは最近出版した著作『Accreting White Dwarfs:From exoplanetary probes to classical novae and Type 1a supernovae(白色矮星の降着:太陽系外惑星系の調査から古典新星、la型超新星まで)』に記している
「白色矮星を調べることで、太陽が将来どうなるのかや、銀河系の星形成史について知ることができる」
白色矮星を公転している惑星系は、これまでにいくつ見つかっているだろうか
シオンによると、2つの惑星系が確認されている
1つは「WD185+534」で、この白色矮星の周りを公転周期わずか1.4日で周回する木星に似た惑星がある
もう1つは「WD1054-226」で、惑星と白色矮星とのおおよその距離は250万kmと、地球太陽間の距離(1天文単位=約1億5000万km)の約1.7%ほどという
この領域は、全期間で20億年以上、この先は少なくとも10億年にわたって生命生存が可能な状態だと、シオンは指摘している
また、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)の中赤外線観測装置(MIRI)を用いた研究チームが最近、白色矮星を公転する2つの巨大惑星候補を直接撮像で発見したと報告している
2つの惑星候補は、金属(ヘリウムより重い元素)が豊富な白色矮星の「WD 1202-232」と「WD 2105-82」をそれぞれ公転している
これらが確認されれば、太陽系内の巨大惑星に年齢と距離間隔の両方が似ている、直接撮像された初の惑星となると、論文の執筆者らは記している
この研究結果は今年、学術誌The Astrophysical Jornal Lettersで報告された
赤色巨星としての太陽の未来はどうなるか?
■赤色巨星としての太陽の未来はどうなるか?
シオンによると、白色矮星の大半は、太陽の1~8倍の質量を持つ恒星の最終生成物だ
興味深いことに、太陽は恒星の進化段階を示すHR図上の「漸近巨星分枝(AGB)」に沿って赤色超巨星として進化する間に質量の約40%を失うことが、進化のモデル計算によって明らかになっている
この段階での進化は、恒星風というかたちで質量を大きく失うことで進んでいく
この大きな質量損失の段階では、惑星状星雲が形成されるとともに、赤色超巨星の中心核が宇宙空間にむき出しになり、白色矮星や(すぐに白色矮星になる)白色矮星前駆天体が新たに誕生する
白色矮星の周辺で文明は存続できるだろうか
シオンによると、白色矮星が単一で、安定している場合は可能だろう
すなわち、連星系の伴星との相互作用がなく、数十億年にわたってゆっくりと冷却していることが条件となる
さらに、太陽のような有害なフレアや磁気嵐を起こさず、おとなしくしている場合だ
■だが、非常に寒冷になる恐れがある
シオンによると、惑星が重力の影響で潮汐ロックの状態にあり、常に同じ面を主星の白色矮星に照らされている場合、反対側の面は絶対零度近くになる恐れがある
知的生命体が存在する、地球に似た惑星は存続できるだろうか
高度に進化した生命体が、制御核融合やより先進的なエネルギー源を利用可能な場合は、無制限の居住可能性を実現するのに不可能なことは何もないと、シオンは説明している
知的生命体は創意工夫に富んでいると考えられるため、従来の方法に代わる食物育成法を開発する可能性が高いという
■白色矮星からの光についてはどうか?
シオンによると、表面温度が4500ケルビン(約4200度)では可視光放射があると考えられるが、白色矮星が長い時間をかけて冷えるのに従い、放射の大半が遠赤外域にシフトする
すると、惑星に届く可視光の放射量がさらに小さくなる
白色矮星が1000ケルビン(約700度)を下回るほど冷えると、暗さの影響がおよび始めると、シオンは続ける最
終的に、白色矮星が蓄えていた熱エネルギーをすべて放出して冷却し、表面温度が絶対零度に近い「黒色矮星」になると、惑星から「昼間」がなくなってしまうという
(この記事は、Forbes JAPANの記事で作りました)
白色矮星(はくしょくわいせい)・・・
太陽の質量の8倍以下の恒星でその寿命の晩年に形成される天体
宇宙の恒星の97~98%がこの白色矮星でその生涯
を終えるとされる
(ただし、8倍以下の中でも1倍以下で細かくいうと形成が違う)
太陽の一生も最期は白色矮星になるとされる
太陽の形成をざっくり追うと・・・
(ガスや塵)→原始太陽→現在の太陽→赤色巨星→白色矮星
太陽の質量の8倍以上は最期は超新星爆発を起こす
超新星爆発は、太陽の質量の8倍以上の恒星が内部の核融合を終えた後起きる爆発
白色矮星の近く(の惑星など)にも生命体がいる可能性があるとされる
白色矮星研究は同じ恒星の太陽の形成や今後などの解明にも期待される
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生命の源といわれる太陽が地球や人類にどのような影響が与えてきたかを解説
「太陽の恩恵」を考える
2024年03月11日
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