この記事には広告（Amazon アソシエイトのリンク）を含みます。
太陽のような星は、燃料を使い切ると外層を失って、地球ほどの大きさに太陽ほどの質量を詰め込んだ白色矮星になります。表面の重力は地球の数十万倍。その近くを小惑星が通れば、星に近い側と遠い側で引かれる力の差（潮汐力）で引き裂かれます。砕けた破片はやがて細かい塵になり、星のまわりに円盤を作り、最後は星の表面に降り積もる。白色矮星の大気から鉄やカルシウムなどの金属が見つかる星がすでに2,000個近く知られていて、その金属は「食べられた惑星のかけら」だと考えられています。
この筋書きの中で、「砕けて塵になる」の部分は、これまでほとんど疑われずに計算されてきました。小惑星の多くは岩のかけらが重力だけで寄り集まった「瓦礫の山」（ラブルパイル）なので、強度はゼロとして扱えばよい。そう仮定すれば、潮汐力はいくらでも細かく砕いてくれます。
惑星科学研究所の Jordan K. Steckloff らは、この「強度ゼロ」の仮定を外してみました。すると破片の大きさは、ある値で止まりました。
瓦礫の山にも、降りたての雪より弱い「強さ」がある
探査機が実際に表面を調べた小惑星は3つあります。はやぶさが訪ねたイトカワ、はやぶさ2のリュウグウ、OSIRIS-REx のベンヌ。どれも瓦礫の山でした。けれど、瓦礫の山は本当に強度ゼロなのでしょうか。粒と粒が触れ合えば、分子どうしが引き合うファンデルワールス力というごく弱い力が働きます。粉がダマになり、乾いた砂が指に付くのと同じ力です。
Steckloff は惑星科学研究所の発表で「何ものも本当に強度ゼロではない」と言っています。粒の間のこの小さな引力が、彗星や小惑星に、降りたての雪を引き裂くときの10分の1から100分の1ほどの最低限の強さを与えている。数字にすると10〜1,000パスカルで、固い岩の100万分の1程度です。無視したくなる小ささですが、相手が「重力だけ」の瓦礫の山なら、話は変わります。
チームは、潮汐で引き伸ばされた小惑星を「立方体が2つくっついた形」という単純な模型に置き換え、白色矮星（質量は太陽の0.6倍を仮定）からの距離ごとに、潮汐力と、重力と、粒どうしの強さの釣り合いを計算しました。物質の密度は氷（1立方メートルあたり1,000キログラム）から、小惑星ベスタ、準惑星ケレス、地球、純粋な鉄（7,900キログラム）まで振っています。2つの立方体という形は実際の小惑星より細長く、潮汐に弱い側に寄せた仮定なので、出てくる破片の大きさは控えめな見積もりになります。
破片は0.1〜1キロメートルで止まる
結果は単純でした。白色矮星のロッシュ限界（潮汐力が重力に勝ち始める距離）の外側では、どんな大きさの天体も安定です。内側に入ると安定な最大サイズは急に落ちますが、ゼロまでは落ちません。強度が10パスカルなら100メートルほど、1,000パスカルなら1キロメートルほどで下げ止まります。密度を氷から鉄まで変えても、この範囲はほとんど動きませんでした。チームはこれを「キロメートルの壁」と呼んでいます。
この壁は破片の上限であると同時に、典型的な大きさでもあります。小惑星が潮汐で砕けるとき、質量の大部分は0.1〜1キロメートルの破片に残り、細かい塵はほとんどできない、ということです。さらに近づけば破片はもっと小さくなりますが、散乱されてきた小惑星の多くはロッシュ限界のすぐ内側をかすめる軌道に入るので、現実にはこの範囲が効いてきます。
ここで問題が起きます。白色矮星のまわりで観測されている塵の円盤は、星の光を受けた塵が少しずつ軌道エネルギーを失って内側へ落ちていく「ポインティング・ロバートソン効果」で形が決まると考えられてきました。この効果が効くのは、塵が十分に小さいときだけです。1キロメートルの岩には、ほとんど効きません。つまり、潮汐で砕いただけでは塵の円盤はできず、破片どうしの衝突や、回転による分裂といった、もう一段の粉砕過程が間に入らなければならない。論文の結論はここにあります。
木星で起きたことと同じ
この計算には、太陽系で実際に見た先例があります。1992年、シューメーカー・レヴィ第9彗星は木星にロッシュ限界の内側まで近づいて、ひもに通した真珠のように20個あまりの破片に分かれました。破片は塵にはならず、1994年に次々と木星に落ちていきます。衝突前のハッブル宇宙望遠鏡の観測からは約1キロメートル、衝突痕の解析からは約100メートルという破片の大きさが見積もられていて、今回の「0.1〜1キロメートル」にそのまま収まります。
太陽をかすめるクロイツ群の彗星も同じです。もとは1つの大きな氷の天体が太陽のそばで砕けたもので、知られている多くは小さな破片ですが、質量の大半は池谷・関彗星のような1〜10キロメートル級の少数のメンバーが持っています。白色矮星のそばで氷の天体が砕ければ、同じような構造ができるはずで、白色矮星の円盤は太陽系外の彗星を探す場所にもなりうる、と論文は書いています。
破片は散らばらず、もとの軌道にとどまる
もう一つ、強度を入れたことで変わった点があります。砕けた破片の速度のずれです。計算すると、分裂で生じる速度の変化は100万分の1から1億分の1程度しかなく、破片はほぼ分裂前と同じ軌道を回り続けます。しかも、星に近いところで砕けるほど破片が小さくなり、隣り合う破片の間隔が詰まるので、速度のずれはかえって小さくなります。強度ゼロの計算では破片はもっと広がると予想されていたので、実際の破片の帯は従来の想像より細く、密に詰まっていることになります。
これは観測とつながる話です。白色矮星の円盤の多くは、数分から数か月の時間で明るさが1〜10パーセント変わり、塵とガスが同時に活発になる様子も捉えられています。ある星では2018年から2019年にかけて1等級も明るくなりました。同じ軌道に詰まった破片どうしがぶつかって塵を作っている、と考えれば説明がつきやすい現象です。星の光が弱くなった年老いた白色矮星（温度3,000〜6,000ケルビン、年齢30億〜100億年）のまわりにも塵の円盤や新しい降着が見つかっていて、光に頼らない衝突のような過程が、星が冷えたあとも働き続けている証拠だとチームは見ています。
「最初の一歩」だけを決めた研究
論文は自分たちの範囲をはっきり限っています。扱ったのは、小惑星が白色矮星に近づいて砕ける最初の一歩だけで、そのあと破片がどう衝突し、どう塵になり、どれくらいの時間で星に落ちるかは別の問題です。模型も立方体2つという素朴なもので、実際の形や回転、太陽光で温められた天体が自転を速めて割れる効果（YORP 効果と呼ばれます）は入っていません。それでも「破片の大きさの分布は0.1〜1キロメートルから始まる」という出発点が決まったことで、円盤の形成と寿命を計算する人たちは、これまで仮定するしかなかった初期条件を手に入れたことになります。
白色矮星が惑星を「粉々にして飲み込む」という言い方は、半分だけ正しかったようです。引き裂くところまでは星の仕事。粉にするのは、そのあとで破片どうしがやることでした。
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
- Steckloff, J. K., Veras, D., Volk, K. (2026) “Size Limits on Tidal Debris around White Dwarfs: The Kilometer-size Barrier” The Astrophysical Journal Letters 1004, L27. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae7571（プレプリント：arXiv:2606.02457）
- Planetary Science Institute “New Study Reveals That Asteroids Near White Dwarfs Don’t Break Directly into Dust”（2026年10月29日）https://www.psi.edu/blog/asteroids-white-dwarfs-dont-break-into-dust/
- Universe Today “Stubborn Asteroids Around White Dwarfs Resist Becoming Dust”（2026年11月3日、Evan Gough）https://www.universetoday.com/articles/stubborn-asteroids-around-white-dwarfs-resist-becoming-dust
コメント