数分おきに点滅する謎の電波は、太陽に似た星のそばを回る白色矮星から出ていた

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数分から数時間おきに電波がついたり消えたりする、正体のはっきりしない天体がある。「長周期電波トランジェント」と呼ばれ、2021年に最初の1つが見つかってから、これまでに十数個しか知られていない。その1つ、5,000光年以上先の GPM J071507−114153 で、電波のパルスがどこから出ているのかが絞り込まれた。パルスには、白色矮星が相手の星のまわりを回る動きがそのまま刻まれていた。相手は太陽によく似た星で、この組み合わせからパルスが見つかったのは初めてだという。論文は11月12日に学術誌 Nature Astronomy に掲載された。

数分おきに点滅する、正体不明の電波源

規則正しく電波を点滅させる天体といえば、高速で自転する中性子星のパルサーがよく知られている。ただしパルサーの周期は、速いもので1,000分の1秒、遅くても数秒ほどだ。長周期電波トランジェントは、それが数分から数時間と、けた違いに長い。

最初の1つを2021年に見つけたのは、オーストラリアのカーティン大学にある国際電波天文学研究センター(ICRAR)のチームだった。正体の候補は大きく2つあった。強い磁場を持つ中性子星がゆっくり回っているという説と、白色矮星が別の星と組んだ連星だという説だ。白色矮星は、太陽のような星が燃え尽きたあとに残る、地球ほどの大きさしかない高密度の芯のことだ。

最近は、白色矮星と小さく温度の低い赤色矮星の連星がいくつか見つかり、白色矮星説が有力になってきた。ただ、連星の2つの星のどちらが電波を出しているのかは、はっきりしていなかった。

8分ごとに回る白色矮星と、太陽に似た相棒

今回の天体は、同じ ICRAR のチームが、オーストラリアの電波望遠鏡マーチソン広視野電波干渉計(MWA)で天の川を広く調べた観測の中から見つけた。南アフリカの電波望遠鏡 MeerKAT で位置を正確に決め、ハワイのケック天文台で光を調べると、そこには太陽とよく似たG型の星があった。白色矮星は8分に1回自転していて、電波のパルスもその周期で届く。

数分おきに点滅する謎の電波は、太陽に似た星のそばを回る白色矮星から出ていた

これまで長周期電波トランジェントの連星で相手だと分かっていたのは、赤色矮星ばかりだった。太陽に似た星を相手に持つ白色矮星からパルスが見つかったのは、今回が初めてになる。

パルスに刻まれた、公転の動き

今回いちばんの成果は、電波の出どころを決められたことだ。

白色矮星は相手の星のまわりを公転している。電波の出どころが白色矮星にあるなら、パルスにはその公転の動きが表れるはずだ。チームは100時間を超える電波のデータをオーストラリアのスーパーコンピューターで処理し、パルスに白色矮星の動きが表れていることを確かめた。

論文の筆頭著者で、現在は国際的な電波望遠鏡計画 SKA の天文台で試験観測を担当する Sam McSweeney さんは、パルスが白色矮星の公転の動きまで見えるほどはっきりしていたのは初めてだと話している。パルスは白色矮星のすぐ近くか、白色矮星そのものから出ている、ということになる。連星のどちらが電波を出しているのかという問いに、この天体では答えが出た。

電波でとらえた、相棒の星の嵐

白色矮星のパルスは、相手の星を調べる道具にもなった。

チームは、相手の太陽に似た星で起きたフレア(表面の爆発)を、パルスの変化から見つけた。地球にオーロラをもたらす太陽のフレアと同じ種類の現象だ。さらに、白色矮星が相手の星の強い磁場の領域の向こう側を通る様子もとらえた。磁場の正体は、星の表面から噴き上がるプラズマの大きなループ(プロミネンス)だとみられている。

数分おきに点滅する謎の電波は、太陽に似た星のそばを回る白色矮星から出ていた

共著者の Natasha Hurley-Walker さんは、電波を使って5,000光年以上先の星の嵐を見つけられたことに驚きを語っている。

長周期電波トランジェントがなぜこれほどゆっくり電波を点滅させるのか、その仕組みはまだ分かっていない。それでも、電波が白色矮星の近くから出ていることがはっきりした天体が1つ手に入ったことで、仕組みを調べる足場はできた。MWA と MeerKAT は、それぞれオーストラリアと南アフリカに建設中の SKA の前身にあたる望遠鏡で、SKA が動き出せば、同じような天体はさらに見つかると期待されている。

このブログでは、白色矮星と赤色矮星の連星だと分かった別の長周期電波トランジェントの研究も紹介している(20年越しの答え合わせ――正体不明の電波信号を出していた連星「J17」)。

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