ジェームスウェッブ宇宙望遠鏡、ベータ・ピクトリス星系で埃っぽい猫のしっぽを発見

小惑星、彗星、微惑星の衝突によって生成された破片の円盤を横から見ると曲がって見える。以下、機械翻訳。
ジェームスウェッブ宇宙望遠鏡、ベータ・ピクトリス星系で埃っぽい猫のしっぽを発見
2024年 1月10日
ESA / 科学 & 探査 / 宇宙科学 / ウェッブ
わずか 63 光年離れたところにある若い惑星系であるベータ ピクトリスは、数十年にわたる詳細な研究の後でも科学者の興味を引き続けています。 この星は、別の星の周囲で撮影された最初の塵円盤、つまり小惑星、彗星、微惑星の衝突によって生成された破片の円盤を所有しています。
NASA/ESA ハッブル宇宙望遠鏡の観測により、この系 [1] 内に最初のディスクに対して傾いた 2 番目のデブリ ディスクが明らかになりました。 今回、NASA/ESA/CSA ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡を使用してベータ ピクトリス (ベータ ピク) システムの画像を撮影した天文学者チームが、これまで見たことのない新しい構造を発見しました。


恒星系ベータピクトリス（MIRI画像）
スペインのアストロバイオロジーセンターのイザベル・レボリド氏が率いるチームは、現在はESA研究員であり、ウェッブ社のNIRCam（近赤外線カメラ）とMIRI（中赤外線装置）を使用して、以前に検出されたベータピックの主成分と副成分の組成を調査した。 破片ディスク。 結果は彼らの予想を上回り、二次デブリ円盤の南西部分から伸びる猫のしっぽのような形をした、鋭く傾斜した塵の枝が明らかになった。

「ピクトリスベータ星は、すべてを備えたデブリ円盤です。非常に明るくて近い星があり、私たちがよく研究できるのです」とイザベル氏は語った。 「この波長範囲での地上からの観測は以前にもありましたが、現在のウェッブほどの感度と空間分解能がなかったため、この特徴は検出されませんでした。」

ウェッブでスターの肖像画が改善された
猫の尻尾はMIRIデータにしか現れなかったため、Webb氏が正しい波長範囲（この場合は中赤外線）でBeta Picを覗き込み、猫の尻尾を検出することが重要でした。 ウェッブの中赤外線データは、ベータ ピックの 2 つの円盤間の温度の違いも明らかにしました。これはおそらく組成の違いによるものです。

「Beta Pic の周りに 2 つの異なる種類の物質があることをウェッブ氏が明らかにするとは予想していませんでしたが、MIRI は、二次円盤と猫のしっぽの物質が主円盤よりも熱いことを明確に示してくれました」と共同研究者のクリストファー・スターク氏は述べています。 -メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターでの研究の著者。 「その円盤と尾を形成する塵は非常に暗いはずなので、可視光や近赤外線の波長では簡単には見えませんが、中赤外線では光ります。」

より高温であることを説明するために、研究チームは、この塵は太陽系の彗星や小惑星の表面にある物質に似た、多孔質の「有機耐火物」である可能性があると推測した。 たとえば、NASAのOSIRIS-Rexミッションによって小惑星ベンヌから採取された物質の予備分析では、MIRIがベータピクで検出したものとよく似た、非常に暗く炭素が豊富な物質であることが判明した。

尾の不可解な始まりは将来の研究を保証する

星系ベータピクトリス（MIRI画像、コンパス画像）
しかし、依然として大きな疑問が残っている。他の恒星の周囲の円盤に見られるものとは異なり、独特に湾曲した特徴である猫の尻尾の形状を何が説明できるのだろうか?

レボリド氏とチームは、猫の尻尾を模倣し、その起源を解明するために、さまざまなシナリオをモデル化しました。 さらなる研究とテストが必要ですが、研究チームは、猫のしっぽはわずか100年前に起こった粉塵生成イベントの結果であるという強力な仮説を提示しています。

「衝突などの何かが起こり、大量の塵が発生します」と、メリーランド州ボルチモアにある宇宙望遠鏡科学研究所の研究論文の共著者であるマーシャル・ペリン氏は語った。 「最初、塵は発生源と同じ軌道方向に進みますが、その後広がり始めます。 星からの光は、最も小さくてふわふわした塵の粒子をより速く星から押しのけますが、大きな粒子はそれほど動かず、長い塵の蔓を作り出します。」

「猫の尻尾の特徴は非常に珍しいので、力学モデルで曲率を再現するのは困難でした」とクリストファー氏は説明しました。 「私たちのモデルには、システムから非常に急速に押し出されるダストが必要ですが、これも有機耐火材料でできていることを示唆しています。」

研究チームの推奨モデルは、尾部が円盤から離れる方向に鋭角になっているのは、単純な目の錯覚であると説明しています。 私たちの遠近法と尾部の湾曲した形状を組み合わせることで、観察された尾部の角度が作成されますが、実際には、材料の円弧は 5 度の傾斜で円盤から離れているだけです。 尾の明るさを考慮すると、研究チームは猫の尾の中の塵の量が、160億キロメートルに広がる大きなメインベルト小惑星に相当すると推定している。

ベータ・ピクのデブリ円盤内で最近発生した塵生成イベントは、2014年にアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイによって以前に発見された、猫のしっぽの近くにある一酸化炭素の塊である非対称性を説明する可能性もあります。 以来、
星の放射線はおよそ 100年以内に一酸化炭素を分解するはずで、このまだ存在するガス濃度は、同じ出来事の長期にわたる証拠である可能性があります。

「私たちの研究は、ベータピクがこれまで考えられていたよりもさらに活発で混沌としている可能性があることを示唆しています」とクリストファー氏は述べた。 「ウェッブは、最もよく研究された天体を見ているときでさえ、私たちを驚かせ続けています。 私たちはこれらの惑星系へのまったく新しい窓を手に入れました。」

これらの結果は、ルイジアナ州ニューオーリンズで開催されたアメリカ天文学会の第243回会合での記者会見で発表された。

この観測は時間保証観測プログラム 1411 の一環として行われました。

ノート
[1] ベータピクシステム内の 2番目のデブリ円盤を明らかにした 2006年のハッブル観測について詳しくは、こちらをご覧ください。

詳しくは
ウェッブは、これまで宇宙に打ち上げられた中で最大かつ最も強力な望遠鏡です。 国際協力協定に基づき、ESA はアリアン5ロケットを使用して望遠鏡の打ち上げサービスを提供しました。 ESAはパートナーと協力して、ウェッブミッションに適応したアリアン5の開発と認定、およびアリアンスペースによる打ち上げサービスの調達を担当しました。 ESA はまた、主力分光器 NIRSpec と、国から資金提供を受けた欧州研究機関のコンソーシアム (MIRI ヨーロッパ コンソーシアム) が JPL およびアリゾナ大学と協力して設計、構築した中赤外線装置 MIRI の 50% を提供しました。

ウェッブは、NASA、ESA、およびカナダ宇宙機関 (CSA) 間の国際パートナーシップです。

esawebb.org でリリース