NASA のウェッブ、長年研究されてきた恒星が実は双子星であることを明らかに

NASA のウェッブ、長年研究されてきた恒星が実は双子星であることを明らかに
ジェット推進研究所
2024年 6月13日
記事
NASA のジェット推進研究所が打ち上げまで管理していたウェッブの中赤外線機器は、双子星から宇宙に流れ込むガスのジェットも明らかにしました。

科学者たちは最近、NASA のジェイムズ ウェッブ宇宙望遠鏡を WL 20 と呼ばれる若い星のグループに向けたときに大きな驚きを得ました。この領域は 1970 年代から少なくとも 5 つの望遠鏡で研究されてきましたが、研究者が長い間星の 1 つだと思っていた WL 20S が、実際には約 200 万年から 400 万年前に形成されたペアであることが明らかになったのは、ウェッブの比類ない解像度と特殊な機器のおかげでした。

この発見はウェッブの中赤外線装置（MIRI）を使って行われ、6月12日に開催されたアメリカ天文学会第244回会議で発表された。MIRIはまた、双子星が北極と南極から宇宙に流れ込むガスの噴流を持っていることも発見した。

「私たちはびっくりしました」と、この結果を記した新しい論文の筆頭著者である天文学者のメアリー・バーソニー氏は語った。「何十年もこの源を研究してきたので、私たちはそれをよく知っていると思っていました。しかし、MIRIがなければ、これが2つの星であることも、これらの噴流が存在することも知らなかったでしょう。本当に驚きです。まるで新しい目を手に入れたようです。」


このアーティストのコンセプトは、形成の終わりに近づいている2つの若い星を示しています
このアーティストのコンセプトは、形成の終わりに近づいている2つの若い星を示しています。星を取り囲んでいるのは、惑星が形成される可能性のある残りのガスと塵の円盤です。ガスの噴流は星の北極と南極から噴出しています。チリにある 60 基以上の電波アンテナからなるアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計 (ALMA) による追加観測で、塵とガスの円盤が両方の星を取り囲んでいることが明らかになり、研究チームはさらに驚きました。星の年齢から判断すると、その円盤で惑星が形成されている可能性があります。

これらの結果を合わせると、双子星が初期の寿命の終わりに近づいていることが示され、科学者は星が若い星から成熟した星へと移行する過程についてさらに詳しく知る機会が得られます。

「これら 2 つの望遠鏡を組み合わせたときの威力は本当に驚異的です」と、NASA ジェット推進研究所の MIRI プロジェクト科学者で、この新しい研究の共著者であるマイク・レスラー氏は述べています。「これらが 2 つの星であるとわからなければ、ALMA の結果は中央に隙間がある 1 つの円盤にしか見えなかったかもしれません。代わりに、私たちは 2 つの星が明らかにその寿命の重要な時期、つまり星の形成過程が衰退しつつある時期にあるという新しいデータを手に入れました。」


WL20 星団
この WL 20 星団の画像は、NASA のウェッブ望遠鏡のアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計と中間赤外線装置からのデータを組み合わせたものです。双子星の極から放出されるガス ジェットは青と緑に見え、星を取り囲む塵とガスの円盤はピンク色です。
米国 NSF、NSF NRAO、ALMA、NASA/JPL-Caltech、B. Saxton
恒星ジェット
WL 20 は、地球から約 400 光年離れた、ガスと塵の巨大な雲である、天の川銀河の Rho Ophiuchi と呼ばれる、はるかに大きく、よく研究されている星形成領域にあります。実際、WL 20 は、そこにある星からの可視光 (人間の目で検出できる波長) のほとんどを遮る厚いガスと塵の雲の後ろに隠れています。ウェッブは、これらの層を通過できる、赤外線と呼ばれるわずかに長い波長を検出します。 MIRI は、ウェッブにあるどの機器よりも長い赤外線波長を検出できるため、WL 20 のような隠れた星形成領域を覗き込むのに十分対応できます。

電波は塵を透過することがよくありますが、赤外線と同じ特徴は明らかにならない場合があります。WL 20S の 2 つの星を取り囲むガスと塵の円盤は、天文学者がサブミリ波と呼ぶ範囲の光を発します。これらも周囲のガス雲を透過し、ALMA によって観測されました。


これらの 4 つの画像は、WL 20 星系を示しています
これらの 4 つの画像は、(左から) NASA のマウナ ケア天文台の赤外線望遠鏡施設、ヘール 5.0 メートル望遠鏡、パロマー天文台、ケック II 望遠鏡、NASA のウェッブ望遠鏡とアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計で観測された WL 20 星系を示しています。
しかし、MIRI が 2 つの恒星ジェットも観測していなかったら、科学者はこれらの観測結果を、隙間のある単一の円盤の証拠と簡単に解釈できただろう。ガスのジェットはイオン、つまり電子が一部剥ぎ取られた個々の原子で構成されており、中赤外線波長で放射するが、サブミリ波波長では放射しない。MIRI のような空間およびスペクトル分解能を持つ赤外線機器だけが、これらのジェットを見ることができる。

ALMA は、若い星の周囲に残る形成物質の雲も観測できる。一酸化炭素などの分子全体で構成されるこれらのガスと塵の雲は、これらのより長い波長で光を放射する。ALMA の観測でこれらの雲が見られなかったことは、星が限界を超えていることを示している。
初期の形成段階。

「この領域が星のライフサイクルについて私たちにまだ多くのことを教えてくれるのは驚くべきことです」とレスラー氏は語った。「ウェッブが他に何を明らかにするのか、とても楽しみです。」

ミッションの詳細
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界最高の宇宙科学観測所です。ウェッブは太陽系の謎を解き明かし、他の星の周りの遠くの世界を観察し、宇宙の神秘的な構造と起源、そしてその中での私たちの位置を探っています。ウェッブは、NASAがパートナーとともに主導する国際プログラムです。
MIRI は、NASA と ESA の 50-50 パートナーシップを通じて開発されました。カリフォルニア州パサデナの Caltech の一部門である JPL が MIRI の米国での取り組みを主導し、欧州の天文学研究所の多国籍コンソーシアムが ESA に貢献しています。アリゾナ大学の George Rieke が MIRI 科学チームのリーダーです。Gillian Wright が MIRI 欧州の主任研究員です。

MIRI クライオクーラーの開発は、カリフォルニア州レドンドビーチのノースロップ グラマンおよびメリーランド州グリーンベルトの NASA ゴダード宇宙飛行センターと共同で、JPL が主導し管理しました。