「恒星衝突の瞬間」を捉えた!?　謎多き白色矮星「WD 0525+526」が進化の秘密を語る

地球から130光年離れた異常に重い白色矮星が、異例の恒星衝突の産物であることが確認された。2つの星が合体した直後の姿を観察できる点で、互いに束縛し合って共存する連星系の最期を理解する上で重要な手がかりになると期待されている。

イギリスのウォーリック大学物理学科のボリス・ガンシケ教授の研究チームは、超高質量白色矮星「WD 0525+526」が2つの星の衝突によって誕生したという研究結果を、国際学術誌『ネイチャー・アストロノミー（Nature Astronomy）』に6日（現地時間）発表した。

ハッブル宇宙望遠鏡が紫外線観測を通じてWD 0525+526の大気から炭素を検出し分析した結果だ。研究チームは「個々の白色矮星で2つの星の合体の証拠を見つけることは非常に困難」であるとし、「紫外線分光法は合体の初期段階の証拠を捉える唯一の方法」と説明した。

白色矮星は、恒星が寿命を迎えて中心部の核融合反応が停止した後、外層を放出して残った高密度の天体である。通常、地球と同程度の大きさながら、質量は太陽の約半分である。

白色矮星自体は宇宙では比較的一般的だが、太陽より重い超高質量白色矮星は極めて稀な存在である。WD 0525+526もそのような珍しい星の一つで、太陽より20%重い。その形成過程は長年謎とされていた。

ハッブル宇宙望遠鏡による紫外線観測が決定的な証拠を捉えた。通常、白色矮星は厚い水素とヘリウムの層に覆われているため、内部の炭素が表面に現れることはない。しかし、2つの星が合体して1つになると、この保護膜のような外層が消失し、微量の炭素の痕跡が大気に現れる。WD 0525+526が、まさにその代表例である。

ハッブル宇宙望遠鏡の観測結果によれば、WD 0525+526は以前に発見された合体星に比べ、炭素量が10万分の1で、温度は約4倍高かった。研究チームは「この星が合体直後の極めて初期段階にあることを示している」と説明した。合体直後の白色矮星の進化を初期段階から捉えたのは非常に稀なケースである。

研究チームは、高温の星において炭素がどのように表面に現れるのかを解明した。通常、炭素が星の表面に現れるには、星内部が十分に冷えた状態で発生する対流が必要であるが、WD 0525+526内部では「準対流（semi-convection）」と呼ばれる微妙な物質混合過程が確認された。

準対流により、高温の内部と比較的低温の外部との間で物質が緩やかに移動し、微量の炭素が大気の周縁部に現れることが可能となった。WD 0525+526は、白色矮星において準対流現象が観測された初めての例である。

論文の共著者であり、ウォーリック大学の研究員であるアントワーヌ・ベダール氏は「この発見は連星系の最期を理解する上で非常に重要な貢献をするだろう」と期待を示した。