ウェッブの赤外線の目は、ベータ版の画像で奇妙な「猫のしっぽ」のような塵の構造を明らかにする

赤外線による新たな観測は、最近大規模な衝突が起こったことを示している

1980 年代以来、恒星ベータ・ピクトリスの周りの惑星系は科学者を魅了し続けてきました。 何十年も研究した後でも、彼らはまだ驚きを持っています。

NASAさんの ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 これにより、ベータ版のストーリーのエキサイティングな新章が幕を開けました。これには、デブリの円盤の形成や、猫のしっぽに似たこれまでに見たことのない塵の跡に関する新しい詳細が含まれています。 天文学者のチームは、この特徴は比較的最近になって惑星系に追加されたもの、つまりそれほど古いものではない尾であると仮説を立てています。

NASA のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、ピクトリス星系ベータ星系の画像を撮影しました。 ウェッブの MIRI (中間赤外線計測器) により、天文学者チームはベータ ピクの一次および二次デブリ ディスクの組成を調査することができました。後者の特徴は、ハッブル宇宙望遠鏡によって以前に検出されていました。
予期せぬことに、ウェッブの赤外線能力は、ベータ ピク システムの新しい特徴、つまり猫の尻尾の形に似た塵の曲がりくねった枝を検出しました。 この尾はMIRIデータでのみ観察可能で、二次デブリ円盤の南西部から伸びており、100億マイルに及ぶと推定されている。
尾を形成する塵は、太陽系の彗星や小惑星の表面にある物質に似ている可能性があります。 ネコのしっぽの起源を理解するにはさらなる分析が必要だが、研究チームは、小惑星、彗星、微惑星間の衝突など、塵を発生させる出来事が原因であると考えている。
画像クレジット: NASA、ESA、CSA、STScI、Christopher Stark (NASA-GSFC)、Kellen Lawson (NASA-GSFC)、Jens Kammerer (ESO)、Marshall Perrin (STScI)

ウェッブ宇宙望遠鏡、ベータ・ピクトゥリス星系で埃っぽい「猫のしっぽ」を検出

わずか 63 光年離れたところにある若い惑星系、ベータ ピクトゥリスは、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。 これには、別の星の周りでこれまでに撮影された最初の塵の円盤があり、これは小惑星、彗星、小惑星の衝突によって生じた破片の円盤です。 NASAからのメモ ハッブル宇宙望遠鏡 明らかにする 2 番目の破片ディスク この系では、最初に見た外側の円盤に対して傾いています。 今回、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡を使用してベータ ピクトリス星系 (Beta Pic) の画像を撮影した天文学者チームが、これまでに見たことのない新しい構造を発見しました。

スペインの宇宙生物学センターのイザベル・レボレド率いるチームは、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Beta Picによって検出された一次および二次デブリ円盤の組成を調査した。 結果は予想を上回り、二次デブリ円盤の南西部から猫のしっぽのような形をした、鋭く傾いたダストの枝が伸びていることが明らかになった。

「ピクトリスベータ星は、すべてを備えたデブリ円盤です。この円盤には、私たちがよく研究できる非常に明るくて近い恒星があり、複数の成分を含む円盤、系外彗星、そしていくつかの画像化された系外惑星を含む複雑な恒星の海洋環境があります」とレボレド氏は語った。 。 研究の筆頭著者。 「この波長範囲での地球からの観測は以前にもありましたが、それらは現在のウェッブのような感度と空間分解能を持っていなかったので、この特徴を検出できませんでした。」

これは、天文学者チームが仮説を立てた、猫のしっぽの形成を描いたアニメーションです。 この構造は、ベータ・ピクの二次デブリ円盤の南西部に見られ、100億マイルに及ぶと推定されている。

科学者たちは、猫の尻尾は、わずか100年前に起こった衝突などの粉塵を発生させる出来事の結果であると仮説を立てています。 最初は、結果として生じる塵はその発生源と同じ軌道方向をたどり、その後広がり始めます。 星の光は、より小さく細かい塵の粒子を星からより速く押しのけますが、大きな粒子はそれほど動かず、塵の跡を作成します。

エッジの観点から見ると、猫の尻尾の鋭い傾きは目の錯覚です。 私たちの遠近法と尾部の曲率の組み合わせにより観察された角度が生まれますが、実際には塵の蔓は 5 度の傾きで円盤から離れるだけです。

画像クレジット: NASA、ESA、CSA、STScI、ラルフ クロフォード (STScI)

星の画像はWebbを使用して強化されました

Webb (JWST) を使用した場合でも、猫の尻尾は MIRI データにしか現れなかったため、正しい波長範囲 (この場合は中赤外線) でベータ写真を観察することが猫の尻尾を検出するために重要でした。 ウェッブの中間赤外線データからは、ベータ ピックの 2 つの円盤間の温度差も明らかになりました。これはおそらく組成の違いによるものと考えられます。

「ベータ・ピクの周囲に2種類の異なる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は副円盤と猫のしっぽの物質が主円盤よりも熱いことをはっきりと示してくれました」とクリストファー・スターク氏は語った。研究の共著者の一人。 – メリーランド州グリーンベルトにある NASA ゴダード宇宙飛行センターの研究著者。 「この円盤と尾を形成する塵は非常に暗いはずなので、可視波長では簡単に見ることができませんが、中赤外線では輝いています。」

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と同様の、多孔質の「熱有機物質」である可能性があると結論づけた。 たとえば、NASA による小惑星ベンヌから採取された物質の予備分析 オシリスレックス ミッションでは、MIRI がベータ版で発見したものと同様に、非常に暗く炭素が豊富であることが判明しました。

ウェッブの MIRI (中赤外線装置) によって撮影されたベータピクトリスの画像の注釈付きバージョン。 コロナグラフ (黒い円と 2 つの小さな円盤) を使用して、中心星の光を遮断しました。 いくつかの機能が強調表示され、分類されています。
オレンジ色のメインデブリディスクの上に白い線が引かれており、これを「メインディスクレベル」と呼びます。 薄い青緑色のディスクは、オレンジ色の主ディスクに対して反時計回りに約 5 度傾いており、「拡張二次ディスク」と呼ばれる青緑色の線でマークされています。 中心付近に集められた灰白質の一部は、右上に湾曲した特徴を形成しており、「猫のしっぽ」と呼ばれる黄色の線で示されています。
スケール バーは、ベータピク円盤が数百の天文単位 (AU) にまたがっていることを示しています。1 AU は地球と太陽の間の平均距離を表します。 (私たちの太陽系では、海王星は太陽から 30 天文単位の距離を周回しています。) この画像では、15.5 ミクロンの光はシアン、23 ミクロンの光はオレンジです (それぞれフィルター F1550C と F2300C)。
画像クレジット: NASA、ESA、CSA、STScI、Christopher Stark (NASA-GSFC)、Kellen Lawson (NASA-GSFC)、Jens Kammerer (ESO)、Marshall Perrin (STScI)

尻尾の不可解な始まりについては今後の研究が必要

しかし、大きな疑問が残っている。他の星の周り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を何が説明できるのだろうか?

レボレド氏とチームは、猫の尻尾を模倣し、その起源を明らかにするために、さまざまなシナリオを設計しました。 さらなる研究と実験が必要だが、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を発生させる出来事の結果であるという強力な仮説を提示している。

「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・ペリン氏は言う。 「最初、塵は発生源と同じ軌道方向に移動しますが、広がり始めます。星からの光は、より小さく細かい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きません。長い塵の蔓を生み出す。」

「猫の尻尾の特徴は非常に珍しく、その曲率を動的モデルで再現するのは困難でした」とスターク氏は説明した。 「私たちのモデルには、システムから非常に早く押し出される塵が必要ですが、これもまた、それが耐火性の有機物でできていることを示唆しています。」

ウェブの MIRI (中赤外線計測器) で撮影したピクトリス ベータ星系の説明画像。参考用にコンパスの矢印、スケール バー、カラー キーが付いています。
北と東のコンパスの矢印は、空の画像の方向を示します。 空の北と東の関係 (下から見たとき) が、地球の地図上の方向矢印 (上から見たとき) に対して逆転していることに注目してください。
スケール バーには、天文単位と秒角が表示されます。 1 AU は地球と太陽の間の平均距離です。 (私たちの太陽系では、海王星は太陽から 30 天文単位の距離を周回しています。) アーク秒は空の角距離の尺度です。 1 秒角は 1 度の角の 1/3600 に相当します。 （月の角直径は約0.5度です。） 空の 1 秒角をカバーする物体の実際のサイズは、望遠鏡からの距離によって異なります。
この画像は、目に見えない中赤外線の波長が可視光の色に変換されていることを示しています。 カラーキーは、光を収集するときにどの MIRI フィルターが使用されたかを示します。 各フィルター名の色は、そのフィルターを通過する赤外光を表すために使用される可視光の色です。
画像クレジット: NASA、ESA、CSA、STScI、Christopher Stark (NASA-GSFC)、Kellen Lawson (NASA-GSFC)、Jens Kammerer (ESO)、Marshall Perrin (STScI)

チームの推奨モデルは、パックから離れるテールの鋭い角度を単純な目の錯覚として説明しています。 尾部の湾曲した形状による私たちの視点は、観察された尾部の角度を作り出しますが、実際には、物質の円弧は 5 度の傾きでのみ円盤から現れます。 尾の明るさを考慮に入れると、研究チームは、猫の尾の中の塵の量は、100億マイルに広がる大きな主小惑星帯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起こった塵生成現象は、MIRIデータで示され、尾の反対側でのみ見られるように、新たに観察された傾斜した内側円盤の非対称な広がりを説明する可能性もある。 最近の衝撃粉塵の発生も、以前に観測された特徴の原因である可能性があります。 2014 年のアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ: 猫の尻尾の近くにある一酸化炭素 (CO) の塊。 この星の放射は約100年以内に二酸化炭素を分解するはずなので、まだ存在するガスの濃度は同じ出来事の生き残った証拠である可能性がある。

「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活発で混沌とした可能性があることを示唆しています」とスターク氏は述べた。 「ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、よく研究された天体を見ているときでも、私たちを驚かせ続けます。私たちはこれらの惑星系について全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、1411 時間保証プログラムの一環として行われました。

ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界有数の宇宙科学天文台です。 ウェッブは太陽系の謎を解き明かし、他の星の周囲の遠い世界を超えて、私たちの宇宙とその中での私たちの位置の神秘的な構造と起源を探求します。 WEB は、NASA とそのパートナーである欧州宇宙機関 (ESA) が主導する国際プログラムです。欧州宇宙機関）とカナダ宇宙庁。