カシオペヤ座ガンマ星のX線放射、50年来の謎を天文学者が解明

天文学者らは、肉眼で見える星であるカシオペヤ座ガンマ星から放出される極端なX線の源が、隠れた白色矮星の伴星であることを特定した。日本のX線分光撮像衛星XRISMによる観測で、プラズマ速度の変化を通じて伴星の軌道運動が明らかになった。この発見は、長年予測されていた連星系の新たな分類を裏付けるものである。

カシオペヤ座に位置し、肉眼でも確認できる輝星カシオペヤ座ガンマ星は、1976年以来、その異常に強烈で高温なX線放射により科学者らを悩ませてきた。これは同様の質量を持つ星と比較して約40倍の強度であり、プラズマ温度は1万度ケルビンを超えている。1866年にイタリアの天文学者アンジェロ・セッキによって初のBe型星として分類された同星は、高速回転しながら周囲の円盤に物質を放出している。これまでに「γ Cas型星」として知られる同様の星が約20個発見されており、その半数以上はリエージュ大学の研究チームが特定した。リエージュ大学の天文学者ヤエル・ナゼ氏は、以前の理論には星表面での磁気リコネクションや、剥ぎ取られた星、中性子星、あるいは降着を受ける白色矮星などが伴星であるといった説があったが、観測の結果、磁気活動か白色矮星であること以外は否定されたと指摘した。2024年12月、2025年2月、および6月に日本のX線分光撮像衛星XRISMのResolve装置によって収集された精密データは、203日周期の軌道全体を追跡した。スペクトル分析の結果、高温プラズマの兆候がBe星ではなく伴星の動きに合わせて速度変化していることが示され、これはX線源が白色矮星であることを示す直接的な証拠となった。約200km/sのスペクトル幅は、磁場が円盤の物質を極域へと導く磁気白色矮星の特徴を示している。ナゼ氏、辻本正浩氏、グレゴール・ラウ氏、ショーン・J・ガンダーソン氏らリエージュ大学の研究チームを筆頭とするこの研究結果は、『Astronomy & Astrophysics』誌に掲載された。彼らは、予測はされていたものの観測例がなかった「Be星と白色矮星のペア」という連星タイプを実証し、これが質量を持つBe星の約10%に影響を与えているとしている。ナゼ氏は、この乖離により、特に質量転移効率に関連する連星進化モデルの修正が必要であり、近年の研究と一致するとともに、質量を持つ連星からの重力波の理解に寄与するだろうと述べている。

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