中国の初期の漢王朝の首長大書記占星術師である司馬遷が 2,000 年と少し前にオリオン座を見上げたとき、彼はハンターの右肩に、今日私たちがベテルギウスとして知っている鮮やかな深紅の星を見ませんでした。彼が編纂した天文論文によると、当時、オリオン座の肩には黄色い星が記されていました。司馬遷の観察が正しければ、星の進化と最終的な終焉に重要な影響を与える深刻な天体物理学的変化の最中に、古代の天文学者がベテルギウスを偶然目撃したことを示唆しています。
司馬遷の記録は、ベテルギウスの年齢を約 1,000 万年、総質量を太陽の約 14 倍とする一連の古代観測の 1 つです。星の将来の進化がどのように展開するかを決定するには、質量と色の両方が重要です。 英国王立天文学会の月報で 7 月に発表された研究によると、過去数千年にわたる色の変化は、星が崩壊して超新星として爆発するまでにさらに 100 万年ほどかかることを示唆しています。 .
かつてのベテルギウスの色が何であれ、今確かなことは、この星が明らかに赤いということです。それは、ベテルギウスを輝かせる核融合反応によって、核の水素がほぼすべて燃え尽きてしまったからです。ベテルギウスは現在、燃料としてエネルギーの豊富なヘリウムを主に燃焼させており、その外層は余分な熱で赤く膨らんでいます。それは非常に巨大な赤色巨星になったので、もしそれが私たちの太陽に取って代わるとしたら、その膨張した大気は木星までのすべての惑星を包み込むでしょう.
長年にわたるベテルギウスの色を推測するために、この研究の著者は、古代から望遠鏡が開発されるまでの北半球の歴史家、天文学者、占星術師の記録に目を向けました。その結果、星の進化のユニークな 2,000 年の時系列が作成され、太陽に幾分似た黄色の水素燃焼星から、現在知られている赤色巨星までの進行をたどることができます。
天文学者の用語で「ヘルツスプルング ギャップを越える」として知られているこの変容の中で星を捉えるのは難しいことです。恒星の寿命に関しては、そのようなエピソードはつかの間です。星は数百億年の間輝き続け、数千年でヘルツスプルングギャップを越えるかもしれません。それは宇宙規模では事実上瞬間的ですが、人間にとっては膨大な時間です.星は、千年のタイムスケールのギャップを横切って前後に振動することができ、観測者が移行を目撃する機会を増やします.しかし、それぞれの横断は、1 人の天文学者の寿命をはるかに超えており、さらに言えば、ほとんどの社会の寿命をはるかに上回っています。
「現代の機器による測定は、約 100 年ほど前から行われています。望遠鏡による観測は、約 400 年前から行われている」と、ドイツのイエナにあるフリードリッヒ シラー大学の天体物理学研究所および大学天文台の主任研究著者で天体物理学者のラルフ ノイハウザー氏は述べています。 「[持続] が長くなったり、進化が遅くなったりするものについては、他の [種類] のデータ、つまり過去のデータが重要です。」
歴史的観察を追跡し、文化や世紀を超えて言葉の意味を正しく解釈することは、ノイハウザーと彼の同僚が直面した課題のほんの一部にすぎません。彼らはまた、通過する星の光の色を変えることができる地球の大気と星間空間の塵の影響を考慮しました.彼らは、人間の目の解剖学的構造が色の知覚にどのように影響するかについても考えました。それでも、分析にはかなりの不確実性が残っている、とアメリカ気象学会の天文学者ステラ・カフカは言う。
「彼らが行っている仮定は、さまざまな色を定義する方法に関係しています」とカフカは言います。以前の時代には、観測者は現在使用されている高精度キャリブレーション技術のような星の色を測定するための基準を持っていませんでした. 「[新しい研究では] 彼らは、赤、オレンジ、黄色の色の言葉と説明を [現在の天文カタログ] の色の分布と関連付けています。」
この研究では、最も価値のある古代の観察結果の中に、ベテルギウスを夜空の他の天体と比較したものがあります。たとえば、最初の千年紀の始まり頃、ローマ皇帝アウグストゥスの司書であったガイウス ユリウス ヒュギヌスは、ベテルギウスは土星に匹敵する黄色であることに注目しました。
さらに状況証拠は、ベテルギウスが古代の赤い星のリストに目立って存在しなかったことに由来します。たとえば、ギリシャの博学者プトレマイオスは、占星術に関する 2 世紀の論文で肉眼で見える赤い星に注目しましたが、ベテルギウスは含まれていませんでした。現在の空で最も明るく赤い星の 1 つであることを考えると、省略されていることは、プトレマイオスの時代には赤ではなかったことを示唆しています。別の著作では、彼はこの星を「ヒポキロス」と表現しています。 」新しい研究ノートの著者がさまざまな学者によって淡い黄色から赤みを帯びたものを意味するように解釈されたギリシャ語.
研究者たちはまた、今日のベテルギウスによく似た別の赤色巨星である南天の星アンタレスを含む、235 の他の星の古代の記録を掘り起こしました。紀元前 1300 年にさかのぼる中国の碑文アンタレスは火星のように赤いと記録されています。この比較は、北半球全体で、またその後の時代を通じて何度も繰り返されます。
「アンタレスは、紀元前 2 千年紀以降、色が変化していないという事実から、2 番目または 3 番目の [ヘルツシュプルング ギャップ] 交差点にあると結論付けます」とノイホイザーは言います。アンタレスが 2 回目の通過をしている場合、アンタレスは太陽の約 13 倍の質量を持っていると彼は言います。それ以外の場合は、太陽の質量の 15 倍または 16 倍になる可能性があります。どちらの場合も、赤いアンタレスの記述の歴史的一貫性は、数千年前のベテルギウスの外観が異なっており、ほぼ確実に赤色が少ないことを裏付けています。
古代の観測を収集して解釈することには固有の課題がありますが、この研究には関与していないストーニーブルック大学のフレデリック・ウォルターなどの天文学者にとって、歴史的な時系列は、現代の研究と遷移中の星の理解に貴重な貢献を提供します.
「天文学者として、私たちは時間内のスナップショットしか観察しません」とウォルターは言います。 「科学的記録は数百年前にさかのぼり、歴史的記録は数千年に遡ることができますが、膨大な不確実性があります.歴史的記録から天文学的な情報を収集できるときはいつでも、それを真剣に検討する必要があります。」
ノイホイザーとその共著者にとって、星の色の太古の変化を識別することは、最初の一歩に過ぎませんでした。次に、苦労して得た過去のデータを最先端のモデルに入力し、ヘルツスプルング ギャップを横切る星の進化をシミュレートしました。
今日のベテルギウスの状態を考えると、ノイホイザーは、「約 2000 年前の黄橙色から現在の赤への歴史的な色の変化は、その質量を約 14 [太陽の質量の倍] に制限するだろう」と述べています。天体物理学者の間では、星が最終的に超新星として爆発することに疑いの余地はありません。しかし、ノイハウザーの研究から明らかになった推定星質量は、ベテルギウスがその爆発の終わりからまだ100万年以上あることを示唆しています。ノイハウザーが言うこの予測は、他の研究がこの星について予測しているおよそ 10 万年という超新星の期限よりも少し長いものです。
カフカにとって、色の定性的な説明に定量的な値を割り当てることの難しさに加えて、研究の他の大きな不確実性は、ベテルギウス、アンタレス、およびその他の年老いた大質量星の水星の性質から生じます。
「ベテルギウスは変光星です。それは時間とともに変化します...そしてアンタレスも可変ですが、サイクルもわかりません」とカフカは言います. 「ベテルギウスとアンタレスがサイクルの 2 つの異なる段階にある場合、それらを比較するのは少し無理があります」それぞれが経験した長期的な変化を推測します。
カフカはまた、古代の記録のより正確な日付を知りたいと考えています。これは、天文学者よりも考古学者や歴史家に適した作業です。しかし全体として、彼女はこの研究の範囲が印象的であり、ノイハウザーと彼のグループが達成したベテルギウスへの洞察を称賛しています.
「それは美しい紙です」と彼女は言います。 「この非常にユニークなクラスのメンバーとして、ベテルギウスやアンタレスを特定することは素晴らしいことです。」
