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オリオン大星雲（M42）は、冬の夜空でいちばん親しまれている星雲です。その中心にあるトラペジウム星団には、生まれて100万年ほどの若い星が集まり、いちばん重い星 θ¹ Ori C1 が、強い紫外線で星雲全体を照らしています。この有名な星雲には、長いあいだ説明のつかない「若すぎる」謎が2つありました。ライデン大学の Maite J. C. Wilhelm さんらは、その2つを、1回の星の合体で同時に解く筋書きを提案しています。論文は Astronomy & Astrophysics に受理され、2026年10月に掲載予定稿として公開されました。
謎その1：円盤はとっくに消えているはず
1990年代、ハッブル宇宙望遠鏡はオリオン大星雲の中に、彗星のように尾を引く暗い構造をいくつも見つけました。若い星を取り巻く原始惑星系円盤が、近くの重い星の紫外線で温められ、ガスを吹き飛ばされている姿です。これらは「プロプリド」と呼ばれ、ガスを失う過程は「外部光蒸発」と名づけられました。
問題はその速さです。プロプリドは1年あたり太陽質量の100万分の1というペースでガスを失っています。星団の年齢が100万年なら、円盤は最初、主星と同じくらい重かったことになる。しかし観測される若い円盤はもっと軽く、理論的にもそんな重い円盤は自分の重力で壊れてしまいます。「円盤はとうに消えているはずなのに、まだある」というのが、プロプリドの寿命問題です。
謎その2：ガスの殻が若すぎる
もうひとつは、最近になって分かった謎です。オリオン大星雲を囲むガスの殻は、秒速およそ13キロメートルで膨らんでいます。殻の半径は約2.5パーセク（約8光年）。この速さでここまで広がるのにかかる時間は、およそ30万年です。
殻を押し広げているのは、主に星団の重い星が吹き出す星風です。星が100万年前からあるのなら、殻はもっと大きく、もっと古いはずです。円盤も殻も、重い星が駆動しているのに、どちらも星より若く見える。研究チームはこの符合に目をつけました。
θ¹ Ori C1 は、合体でできた星だった
研究チームの答えは、「θ¹ Ori C1 は、最近まで今ほど明るくなかった」です。
θ¹ Ori C は、重い主星 C1 と、太陽の12倍ほどの伴星 C2 からなる連星で、C2 は約11.3年で C1 のまわりを回っています。研究チームは、C1 がもともと2つの星からなる近接連星で、C2 を加えた三重星だった、と考えました。三重星では、外側の星の重力が内側の連星の軌道を長い周期で揺さぶり、軌道をだんだん細長くしていく「フォン・ツァイペル・リドフ・コザイ振動」が起きることがあります。軌道が細長くなれば、内側の2つの星はいずれ接触して合体します。
合体すれば、1つの重い星ができて、2つの星だったときより明るくなります。合体が星団の最後の星形成よりあとに起きたのなら、それまでの C1 は暗く、円盤はゆっくりとしかガスを失わなかった。殻もゆっくりと広がった。そして合体で急に明るくなったあと、円盤の蒸発は速まり、殻の膨張も加速した。今の速さで時間を逆算すると、どちらも実際より若く見える、というわけです。
研究チームはモンテカルロ法のシミュレーションで、この筋書きが数字として成り立つかを確かめました。数十万年前に C1 が急に明るくなったとすれば、星団の年齢を100万年近くに保ったまま、今の殻の大きさと速さを再現できます。三重星の側も、内側の連星の合計が太陽の33.5倍前後という条件で軌道を振ると、かなりの範囲の設定で100万年以内に合体が起きました。
合体なら説明がつく、ほかの2つの性質
合体という筋書きは、θ¹ Ori C1 の別の癖も説明します。この星は自転軸に対して傾いた磁場を持つことが1990年代から知られています。自転軸のそろっていない2つの星が斜めにぶつかると、合体後の星の内部に向きのずれた回転が生まれ、それが磁場を効率よく作ります。また、この星には窒素がわずかに多いという観測もあります。2つの星が混ざれば、中心で核融合を経た物質が外層にかき混ぜられるので、これも合体の名残と読めます。
きれいに収まらない部分もある
ただし、合体だけでは足りません。殻を今の速さまで加速するのに必要な星風のエネルギーの増え方は、2つの星が1つになっただけでは説明できない大きさでした。研究チームが補いに持ち出したのは、蒸発した円盤のガスです。合体前と後では、円盤から吹き出す冷たいガスが熱い泡の中に混ざり込む量が変わり、それが実質的な明るさの増加を押し上げる。この効果がどれだけ必要かの下限を、論文は見積もっています。
三重星のシミュレーションにも、逆向きの問題があります。合体は起きすぎるのです。多くの設定では、数千年で合体してしまい、「星形成のあと、数十万年前まで待ってから合体した」という筋書きには早すぎます。研究チームは、生まれたばかりの星どうしの潮汐、自転、ほかの星の接近による揺さぶりが合体を遅らせうると書いていますが、どれが効いたかは決めていません。
つまり、この筋書きは観測やシミュレーションと矛盾しない「もっともらしい」段階で、確定ではありません。それでも、円盤の寿命と殻の年齢という別々の謎を、合体という1つの出来事でつなげた点は新しい。研究チームは、同じような三重星の合体はほかの重い星でも起きうるとし、星や惑星がどう育つかを考えるうえで、星どうしの軌道の細かな進化が無視できないと結んでいます。
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出典
- Wilhelm, M. J. C., Trani, A. A. & Portegies Zwart, S. (2026) “A triple-induced merger in θ¹ Ori C solves the proplyd lifetime problem and the curiously young shell of M42” Astronomy & Astrophysics（掲載予定稿）https://doi.org/10.1051/0004-6361/202662018
- 同論文のプレプリント（arXiv:2609.38550、2026年9月29日投稿、全文無料）https://arxiv.org/abs/2609.38550
- Universe Today “A Merger Solves a Puzzling Paradox in Orion”（Evan Gough、2026年10月26日）https://www.universetoday.com/articles/a-merger-solves-a-puzzling-paradox-in-orion
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