1年がたった7分間、高速で公転する連星が発見される

地球から7800光年先に、記録的な速さである6分54秒という周期でお互いの周囲を回っている2つの死んだ恒星が発見された。天文学者たちは、より高度な装置によって、ほんの数年のうちに、これらの連星から重力波が検出されることを期待している。

科学雑誌「Nature」に掲載されているカルフォルニア工科大学の研究チームが発表した研究論文は以下である。

General relativistic orbital decay in a seven-minute-orbital-period eclipsing binary system

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1403-0

今回発見されたのは「ZTF J1539 + 5027」(略称:J1539)という連星で、軌道周期が6分54秒というとてつもない速さ、これは観測史上2番目である。

J1539は標準的な白色矮星で、主星は大きさが地球サイズであるものの、太陽の60%程の質量を持っている。もう一方の伴星は主星よりも大きいのだが、質量は太陽の20%程度と軽い白色矮星であった。2つの星を合わせて大体太陽と同じほどの質量であるとのこと。

夜空に浮かぶ恒星の半数以上が、このような連星というペアを作って互いに回り合っている可能性も考えられている。さらには、3つ以上の星が互いに重力的に束縛されて、軌道運動している系も存在する。

ちなみに、白色矮星は死んだ星の一種で太陽と同程度から数分の一の大きさ、寿命が尽きる前の大きさは太陽の約10倍以下ほど。もし恒星がそれよりも大きい場合、寿命が尽きると、中性子星になる。さらに大きくなると、ブラックホールとなるのだ。

J1539の互いの距離は、月-地球間の距離の5分の1程度で、かなり接近している状況。これは土星の直径に収まるほどの範囲である。そして、毎秒数百kmという速度かつ6分54秒という周期で、互いの重心の周りを公転しているのだ。

つまり、地球の場合は一年が約365日であるが、この星は6分54秒ということになる。

これらの2つの白色矮星は1日に約26センチメートルずづ接近しており、最終的には衝突し、主星が伴星を取り込んでしまう。

J1539に関しても、ほんの数年で軌道周期が測定不可能なほど短くなると考えられており、こうした非常に接近した状態でもつれ合って回る連星は重力波のさざ波を発生させるということが、一般相対性理論により予想されている。

そのため、ESA(欧州宇宙機関)が2034年に打ち上げる予定である「重力波望遠鏡LISA」により重力波が観測されることが期待されている。

Credit:ESA

reference: science alert