天文学者たちは、約1世紀にわたる探索の末、オリオン座の赤色超巨星ベテルギウスの伴星として、これまでで最も鮮明な画像を撮影したとしている。パリ天文台とヨーロッパ南天天文台（ESO）のミゲル・モンタルジェ氏が率いるチームによると、ベテルギウスBと呼ばれるこの候補の星は太陽の約2〜3倍の質量を持ち、これまでの予測が示唆していた約1太陽質量よりも重い。
この検出は、2024年12月にチリにあるESOの超大型望遠鏡（VLT）に搭載されたSPHERE装置による観測に基づいている。観測は、伴星がベテルギウスから最大に離れると予測されていた時期に合わせて実施された。結果はAstronomy & Astrophysics誌の編集者宛てレターとして掲載され、7月28日付のESOプレスリリースは、この研究を1世紀に及ぶ探求の結論と位置づけている。ベテルギウスの明るさの変動から、天文学者たちは遠い昔に伴星の存在を提唱していたが、直接確認されたことはなかった。
新しいデータでは、ベテルギウスBは一方の解析手法で信号対雑音比6.1、もう一方の手法で5.1で検出された。主星からの投影距離は52.32 ± 0.18ミリ秒角、位置角は117.12 ± 0.60度である。伴星は直接撮像された。つまり、星自身からの光が検出されたのであって、重力の影響からその存在が推測されたわけではない。これまでの証拠としては、ハワイのジェミニ北望遠鏡による暫定的な検出があり、また2024年の2つの研究が2024年12月の最大離角を予測していた。
チームは、2つの星が一緒に形成されたと仮定すると、伴星はスペクトル型B8.5V〜B9.5Vの、太陽の2.6〜3.1倍の質量を持つ若い主系列星であると推定している。系までの距離を168パーセクとすると、観測された離隔は最小軌道半長軸約8.8天文単位、最小軌道周期およそ5.5〜5.9年に対応する。これは、ベテルギウスの明るさに見られる2,200日（約6年）の周期性と一致しており、この周期性は伴星の存在を示す証拠として示唆されていた。
著者らは、この結果が何を確定させ、何を確定させないかについて慎重な姿勢を取っている。ベテルギウスBが主星と重力で結びついていることの正式な確認には、約1年後の第2の観測機会を待つ必要がある。その時には、伴星は主星の反対側に現れるはずだ。論文は一貫してこの天体を候補と呼んでいる。著者らはまた、ベテルギウスまでの距離については異論があると指摘する。星震学に基づく168パーセクではなく、電波視差による222パーセクを採用すると、示唆される軌道周期はおよそ8.2〜8.7年となり、2,200日の周期性とはもはや一致しなくなる。著者らは、より短い距離の方が伴星仮説に良く適合すると結論している。
この発見はまた、ベテルギウスの明るさ変動の背後にあるメカニズムについて疑問を投げかける。チームは、伴星がその経路上の星周塵を昇華させることで星を暗くできるかどうかを検証し、その効果はせいぜい約0.1等の変調しか生み出せず、観測された約0.5等の変動よりはるかに小さいことを見いだした。代わりにチームは、これまでの研究が示唆していたように、長周期の明るさ変化は主に力学的効果に由来すると提案している。
新しい画像はまた、赤色超巨星に関するより広い謎にも合致する。赤色超巨星のおよそ4分の1から3分の1が、ベテルギウスと同様の長い二次周期を示す。今回の検出は、そうした周期性の少なくとも一部が隠れた伴星を示しているという考えを支持する。著者らは、この結果により、長い二次周期がこれらの進化した星の周りで伴星を見つける有望な手段になると示唆している。これらの星は、明るく活動的な表面のため、主系列星に比べて連星として研究するのが難しい。
ベテルギウスはおよそ16.5〜19太陽質量の星で、超新星爆発でその生涯を終えると予想されている。2019年と2020年には劇的に減光し、爆発が近いかもしれないとの憶測を呼んだ。モンタルジェ氏のこれまでの研究は、この現象が星を覆う塵の雲によって引き起こされたことを示した。新たに撮像された伴星が、この赤色超巨星の進化や最終的な爆発に影響を与えるかどうかは、著者らが今回の検出が提起すると述べる未解決の問いである。チームには、フランス、オランダ、ドイツ、アメリカ、ベルギー、チリの天文学者に加え、測光観測に貢献したアメリカ変光星観測者協会（AAVSO）のアマチュア観測者2人が含まれていた。
雅子 訳
Sources
1. ESO, “Astronomers find strongest evidence yet that Betelgeuse has a companion”: https://www.eso.org/public/news/eso2611/
2. Montargès et al., “VLT/SPHERE imaging of the candidate companion of Betelgeuse”, Astronomy & Astrophysics (eso2611a): https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2611/eso2611a.pdf
3. Universe Today, “It Took a Century, but Astronomers Imaged Betelgeuse’s Companion”: https://www.universetoday.com/articles/it-took-a-century-but-astronomers-imaged-betelgeuses-companion