この記事には広告（Amazon アソシエイトのリンク）を含みます。
がか座β星（ベータ・ピクトリス）は、地球から約63光年にある若い星です。年齢は2,300万年ほど。太陽系の46億年と比べれば、生まれたばかりといってよい年齢です。この星は、惑星の材料になる塵の円盤を初めて直接写された星として知られ、円盤の中には直接撮影された惑星もあります。いわば、太陽系の子ども時代を見せてくれる星です。
2024年、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）がこの円盤を中間赤外線で撮ると、円盤から外へ曲がりながら伸びる、見たことのない構造が写りました。長さはおよそ1,000天文単位（太陽と地球の距離の1,000倍）。研究者たちは、その形から「猫の尾」と名づけました。ところが、この尾は赤外線でははっきり写るのに、可視光の画像にはほとんど見当たりません。なぜ赤外線でしか見えないのか。アリゾナ大学の Arin M. Avsar さんらは、ハッブル宇宙望遠鏡の13年分の画像を重ねて、その答えを出しました。論文は2026年10月7日に The Astrophysical Journal Letters に掲載されました。
ハッブルの13年分を重ねる
研究チームが使ったのは、ハッブルの STIS という装置のコロナグラフ観測です。コロナグラフは、中心の星のまぶしい光を遮って、その周りの暗いものを見るための仕組みです。2012年から2025年のあいだに撮られた6回分の観測を組み合わせ、星から50〜200天文単位の範囲では信号雑音比が100を超えるほど、深い画像を作りました。ハッブルで円盤を500天文単位の外まで追えたのは、これが初めてです。
その画像の中に、猫の尾はあったのでしょうか。答えは「あるが、とても暗い」でした。研究チームは、模擬の尾を画像に埋め込んで取り出せるかを試す方法で明るさを見積もり、可視光から近赤外線で見える猫の尾の明るさは、JWST の中間赤外線で測った明るさの0.1〜0.4% しかないことを突き止めました。1,000分の1から数百分の1です。赤外線で輝く尾が、可視光ではほとんど黒い影のようにしか見えない理由は、この明るさの比に隠れていました。
真っ黒な塵の正体
塵がどんな光をどれだけ散らすかは、塵の大きさや成分で決まります。ハッブルと JWST の明るさの比を手がかりに塵の性質を計算すると、猫の尾の塵は、とても隙間の多いスカスカの粒で、しかもほぼ全部が「有機難揮発性物質」でできていることになりました。炭素の原子が長くつながった、熱しても蒸発しにくい物質です。炭素の長い鎖は可視光をよく吸うので、粒は真っ黒になります。黒いものは光を反射しないので、可視光ではほとんど写らない。一方、黒いものは温まりやすく、自分の熱で赤外線を出すので、JWST にはよく写る。見え方の違いは、塵が黒いことで説明がつきました。
太陽系にも、よく似た物質があります。探査機ニュー・ホライズンズが冥王星とその衛星カロンの表面で見つけた、赤茶色のソリンという物質です。カイパーベルトの天体の赤い表面は、この手の有機物でよく再現できます。猫の尾の塵は、太陽系の外縁部にある準惑星の材料と同じ種類のものだった、と研究チームは考えています。
ぶつかったのは、カロンやマケマケほどの天体
ここから、研究チームは一歩踏み込みます。猫の尾は、大きな天体どうしの衝突でまき散らされた塵だと考えられています。では、どれだけ大きな天体がぶつかれば、これだけの有機物の塵ができるのでしょう。
手がかりは、有機物の「濃さ」です。冥王星の表面にはソリンがありますが、質量で見ればごくわずかで、表面の有機物だけでは尾を作るには足りません。だとすると、有機物は砕けた天体の内部から出てきたはずです。研究チームは、太陽系の準惑星や、太陽の近くの星間空間の塵、彗星チュリュモフ・ゲラシメンコに含まれる有機物の割合を目安にして、必要な天体の大きさを逆算しました。
尾にある有機物の塵は、合わせて2×10の19乗キログラム。これを作るには、衝突した2つの親天体がそれぞれ少なくとも1〜3×10の21乗キログラム必要になります。これは小惑星帯最大の天体ケレスの1〜3倍、月の数パーセントにあたる質量です。太陽系の準惑星と同じくらいの密度だとすれば、半径はおよそ600〜800キロメートル。冥王星の衛星カロンや、カイパーベルトの準惑星マケマケと同じくらいの大きさです。63光年先のまだ若い星のまわりで、準惑星サイズの天体が2つぶつかった跡を、いま見ていることになります。
残った謎と、ゆがんだ円盤
すべてが説明できたわけではありません。猫の尾の塵は、1ミクロンほどの小さな粒なのに、とても隙間が多い。小さくてスカスカの粒がどうやってできるのかは、誰も分かっていないと Avsar さんは話しています。共著者の Kevin Wagner さんは、衝突の速さがあまりに大きかったために炭素の粒がいったん蒸発し、冷えて再び固まるときにスカスカになったのではないか、という可能性を挙げています。
深いハッブルの画像は、もうひとつおまけを見せました。円盤の外側の暗い塵の広がりが、片側は外に膨らみ、反対側はへこむようにゆがんでいたのです。円盤の中にある木星の10倍ほどの質量の巨大惑星、がか座β星 b が塵を引っ張っているのかもしれません。ただし、それを確かめるには軌道の計算を詳しくやり直す必要がある、と論文は慎重に書いています。
がか座β星が注目され続けるのは、太陽系の過去を映す鏡だからです。できたばかりの惑星系は、いまの太陽系よりはるかに荒れていて、大きな天体どうしの衝突もずっと頻繁でした。数年のうちに動き出す口径30メートル級の望遠鏡が、この黒い尾をさらに細かく見ることになるでしょう。小さくてスカスカな黒い粒がどう生まれたのかは、そのときに分かるかもしれません。
がか座β星の惑星については、以前に直接撮影された系外惑星で最も暗い惑星が見つかった話でも書いています。
関連する商品
この記事に関連する本や商品は、Amazon で探せます。
上のリンクから購入されると、このブログに紹介料が入ることがあります。
画像について
この記事の画像は AI（ChatGPT）で作った想像図で、ご自由にお使いいただけます。お使いになるときは、出典としてこの記事へのリンクを載せていただけるとうれしいです。
出典
- Avsar, A. M., Wagner, K., Apai, D. et al. (2026) “Deep HST/STIS Coronagraphic Imaging of the β Pictoris Debris Disk: On the Scattered Light Component of the Cat’s Tail” The Astrophysical Journal Letters 1010, L10（2026年10月7日）https://doi.org/10.3847/2041-8213/aeac4a
- Rebollido, I., Stark, C. C., Kammerer, J. et al. (2024) “JWST-TST High Contrast: Asymmetries, Dust Populations, and Hints of a Collision in the β Pictoris Disk with NIRCam and MIRI” The Astronomical Journal 167, 69（猫の尾を見つけた JWST の観測）https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad1759
- Universe Today “Colliding Dwarf Planets Created a ‘Cat’s Tail’ 1,000 Astronomical Units Long”（Evan Gough、2026年10月29日）https://www.universetoday.com/articles/colliding-dwarf-planets-created-a-cats-tail-1000-astronomical-units-long
コメント