[Maggie McKee: "Rocky planets may circle many white dwarfs" (2006/04/03) on NewScientist]重い元素は白色矮星の重力によって星の中心に沈み込むため、粉砕された小惑星の残骸にあったはず。従って、それは白色矮星のまわりに惑星があったことを示唆するという。
astronomers discovered heavy elements such as magnesium in the spectra of some white dwarf stars. White dwarfs are the burned-out embers of stars up to eight times more massive than our Sun.
The heavy elements, or metals, were surprising because white dwarfs contain about as much mass as the Sun squeezed into bodies the size of the Earth, giving them surface gravities 10,000 times stronger than the Sun's. That should cause heavy elements to sink towards their centres - and out of sight.
Some astronomers suggested metals could appear in the spectra when the white dwarfs passed through interstellar gas clouds and swept up heavy elements. But independent teams led by Eric Becklin at the University of California in Los Angeles and Ted von Hippel of the University of Texas in Austin, both in the US, suggested another explanation in 2005.
天文学者たちはマグネシウムのような重い元素を、いくつかの白色矮星のスペクトルに見つけていた。白色矮星は、太陽の質量の8倍までの燃え尽きた残滓の星である。
白色矮星は太陽と同じ質量が地球の大きさに圧縮されており、表面重力は太陽の10000倍も強いので、重い元素あるいは金属が見つかったことは驚きだった。
天文学者たちの中には、スペクトルに現れた金属は、白色矮星が星間ガス雲を通過したときに、ひきずってきた重い元素ではないかと示唆した。しかし、UCLAのEric Becklin率いる研究チームと、University of Texas in AustinのTed von Hippel率いる研究チームは独立に、別の説明を2005年に示唆した。
Debris discs
They found that two metal-bearing white dwarfs showed an excess of infrared radiation. They attributed this to the glow of dust created by asteroids or comets that were gravitationally ripped apart when they wandered too close to the dead star. Dust and debris from the break-up would then fall into the white dwarf, depositing heavy elements there.
Now, both von Hippel and Becklin's teams have found a total of five white dwarfs with such debris discs. All five also contain heavy elements, or metals, suggesting they are surrounded by asteroids and probably rocky planets.
About 10% of all white dwarfs show signs of metals - and thus probable planetary systems, but von Hippel estimates the true fraction is 50% or more because the spectral effect is short-lived and therefore difficult to detect. Coupled with the fact that 98% of all stars become white dwarfs when they run out of nuclear fuel, he says that suggests "the fraction of stars that create rocky planets is high".
両チームは金属の多い2つの白色矮星が、過剰な赤外線を放射していることを発見した。そして、これは死せる星に近づきすぎた小惑星や彗星が重力によって引き裂かれて創られたダストの輝きであると考えた。崩壊して創られたダストやデブリは重い元素を持って、白色矮星へと落下した。
そして今では、HippelチームとBecklinチームは、そのようなデブリ円盤を持つ白色矮星を合計5つ見つけている。5つの白色矮星すべてだ、重い元素あるいは金属を持っていて、これらの白色矮星のまわりを小惑星やおそらく岩石惑星が公転していたことを示している。
白色矮星の10%程度が金属の存在を示しており、従って惑星系であると考えられる。しかし、スペクトルに重い元素が見られるのは一時的な現象であるため、検出するのは困難であるので、Hippelは実際の比率は50%以上だと見つもった。98%の恒星が核燃料が底をついたときに白色矮星になることを考え合わせれば、岩石惑星を持つ厚生の比率は高いことを示していると、Hippelは言う。
そして、2009年1月9日のNewScientistの記事によれば、スピッツァー宇宙望遠鏡を使った観測による、いくつかの白色矮星からの赤外線のスペクトルから、ガラス質のケイ酸塩の存在を発見した。このことは、地球型惑星がこれらの白色矮星のまわりに存在していたこと示唆する：
[Rachel Courtland: "Alien asteroid dust hints at Earth-like planets" (2009/01/06) on NewScientist]ダストは1000年という短期間のうちに失われてしまうため、観測できるのはラッキーであるという。したがって、たいがいの白色矮星のまわりには、かつて地球型惑星が存在したかもしれない。
Michael Jura of the University of California, Los Angeles, and colleagues measured the infrared light from these stars using NASA's Spitzer Space Telescope.
The team found the dust contains a glassy silicate material similar to olivine, which is common on Earth and has also been seen on the Moon and Mars.
The dust also seems to have no carbon, consistent with Earth's composition, which has little carbon compared to the Sun. The results were presented on Monday at the American Astronomical Society meeting in Long Beach, California.
Two previously studied white dwarfs have dust of a similar composition, bringing the tally of such stellar gluttons up to eight. "What was once kind of a freak is now a systematic pattern," Jura said.
Since asteroids form in the same way as planets, by bulking up through collisions between smaller rocky objects, they have a similar composition to their larger brethren. That suggests terrestrial planets might have once existed in these systems. "This strengthens suspicions that Earth-like planets are common," Jura said.
Many white dwarfs may host rocky discs, but they may be impossible to detect because asteroids were not jostled out of position and sent careening towards the star, leaving traces of their existence in the star's atmosphere and in surrounding dust.
And even when an asteroid has plunged into a star, the evidence of its violent end does not last long. Single asteroids no larger than 200 kilometres across could explain the dust around each of the newly studied white dwarfs, and their remains could be gobbled up and 'digested' - sinking to the star's centre - in as little as 10,000 years. "In a way it's amazing that any dust at all survives," Jura told New Scientist.
UCLAのMichael Juraと共同研究者たちは、これら[ダスト円盤を持つ6つの白色矮星]からの赤外線をNASAのスピッツァー宇宙望遠鏡で観測した。研究チームはダストが、地球にありふれていて、月や火星でも見られる橄欖石に似たガラス質のケイ酸塩を含んでいることを発見した。
ダストには炭素はないようである。これは、太陽と比べると、炭素がほとんど無きに等しい地球の成分と似ている。この研究結果は月曜日にカリフォルニア州Long Beachで開催されている米国天文学会で発表された。
これまでに研究された2つの白色矮星は同様の成分のダストを持っている。そして、そのような白色矮星の合計は8個になった。「これまでは異常だと考えられていたが、今では系統的なパターンだと考えられる」とJuraは述べた。
小惑星は惑星と同じように、小さな岩石天体の衝突によって形成されるので、惑星と同様に物質で構成されている。そのことは、これらの成型に地球型惑星が存在したことを示唆する。「これは地球のような惑星の存在が一般的であることを示唆している」とJuraは語った。
多くの白色矮星は岩石の多い円盤を持っているかもしれない。しかし、小惑星が軌道をはずれて、恒星へ向かって移動し、残骸を恒星の大気や周囲のダストに残さないと、検出できない。さらに、小惑星が恒星に突入しても、その非業の死の痕跡は長くは残らない。直径200km以下の小惑星は、新たに研究された白色矮星のまわりのダストを説明できるが、1000年もかからずに、それらの残骸は恒星に食べられて消化され、恒星の中心への沈み込んでいく。「ある意味、ダストが残存しているのが驚きである」とJuraはNewSicentist誌に語った。
なお、このスピッツァー宇宙望遠鏡とはこんなもの：
[The Spitzer Space Telescope]
The Spitzer Space Telescope (formerly SIRTF, the Space Infrared Telescope Facility) was launched into space by a Delta rocket from Cape Canaveral, Florida on 25 August 2003. During its mission, Spitzer will obtain images and spectra by detecting the infrared energy, or heat, radiated by objects in space between wavelengths of 3 and 180 microns (1 micron is one-millionth of a meter). Most of this infrared radiation is blocked by the Earth's atmosphere and cannot be observed from the ground.
スピッツァー宇宙望遠鏡はデルタロケットでフロリダ州ケープ・カナヴェラルから2003年8月25日に打ち上げられた。ミッション期間中、スピッツァーは天体から放射される波長3〜180ミクロンの赤外線を検出することで、画像やスペクトルを取得する。対反の赤外線放射は地球の大気圏で吸収されるので、地上からは観測できない。
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