古代の天文学者たちは正しかった：エリダニ座テータ星は千年間にわたり12倍明るかった
注目画像： エリダヌス座にあるエリダニ座テータ星のDigitized Sky Survey画像。クレジット：STScI/DSS
一世紀以上にわたり、天文学者たちは古代の星観測者たちが間違いを犯したと考えてきた。ほぼ千年にわたる三人の独立した観測者が、エリダニ座テータ星（アカマルとしても知られる）を夜空で最も明るい星の一つに挙げていた。しかし今日、この星は控えめなV=2.9等級であり、澄んだ空の無数の星々の中にかろうじて見える程度である。この不一致は、観測誤差、大気減光、またはカタログ作成ミスに起因するとされてきた。
ワイツマン科学研究所の独立研究者イデル・ワイスバーグとボアズ・カッツがarXivに発表した新たな研究は、古代人が最初から正しかったことを証明している。エリダニ座テータ星は、稀でこれまで認識されていなかったタイプの恒星過渡現象：長期間持続する共通外層段階での軌道エネルギー抽出：によって、約千年間にわたって実際に約12倍明るかったのである。
約2.7の等級差は、プトレマイオスの『アルマゲスト』に収録された約1,000個の星の中で最大である。
解けない謎
約1,600年にわたる四つの歴史的記録はすべて、エリダニ座テータ星を等級1、すなわち北半球から見える最も明るい13の星のエリート集団に位置づけていた。紀元前129年頃のヒッパルコスは、その『アラトス注解』でこれを「特に明るい星」と記述した。西暦137年のプトレマイオスは『アルマゲスト』で等級1と評価した。西暦964年のアル＝スーフィーは『恒星の書』で独立して等級1の分類を確認した。西暦1437年のウルグ・ベクも星表で等級を変更しなかった。
しかし、17世紀にフレデリック・デ・ハウトマン、エドモンド・ハレー、ニコラ＝ルイ・ド・ラ・カーユなどの南半球の観測者たちがエリダニ座テータ星に望遠鏡を向けた時には、それは等級3の星になっていた。星は約12分の1に減光していたのである。
歴史家と天文学者は三つの説明を検討した：アレクサンドリアやシーラーズの緯度では見えなかったはるかに明るい星アケルナル（エリダニ座アルファ星）との混同、古代の星表における写本の誤り、または大気減光による低高度の星の明るさの系統的な過大評価である。本論文はこれら三つすべてを系統的に否定している。
進化の只中にある星
研究者たちは、超大型望遠鏡干渉計（VLTI/PIONIERおよびVLTI/GRAVITY）、ESPaDOns分光器、FEROS分光器、そしてTESS測光法を用いて、エリダニ座テータ星の真の性質を解析した。彼らが発見したのは三重星システムであった：主星であるエリダニ座テータ1A星自体が、ほぼ同一の二つの星からなる非常に緊密な分光連星である連星系である。
内部連星の周期は4.107704日で、二つの星はわずか0.083天文単位、すなわち地球と太陽の距離の10分の1以下しか離れていない。主星の質量は約2.3太陽質量、伴星は約2.2太陽質量である。両方とも約4太陽半径に膨張しており、ロッシュ・ローブの約80パーセントを満たしている。
重要なのは、主星がちょうど中心核の水素燃焼を終え、赤色巨星に膨張しつつあることである。この主系列後の膨張が、星をこれほど長く明るくした一連の出来事を引き起こしたのである。
星がどのようにして1,000年間にわたり12倍明るくなったか
以下が研究者たちが再構築した過程である。連星は元々、非常に偏心した軌道（離心率約0.6）にあった。主星が中心核の水素を使い果たして膨張するにつれ、ロッシュ・ローブ：物質が星に留まる重力境界：を満たして越えた。偏心軌道では、質量移動は近星点付近に集中し、劇的で長期間持続するものとなる。
主星から伴星へと物質が流れるにつれ、軌道エネルギーが抽出され、周囲の外層に散逸された。その結果、両星を飲み込む明るい共通外層が形成され、システムの光度が劇的に増加した。この過渡現象は約1,000年間続き、その後軌道エネルギーが散逸し、連星はより静かで偏心の少ない軌道（現在の離心率0.105）に落ち着き、エリダニ座テータ星は現在の等級まで減光した。
著者らはこれを「千年単位の一時的現象」と呼び、その千年という時間スケールゆえに現代の観測サーベイから見逃されてきた、近接連星の進化における普遍的な短命段階である可能性があると指摘している。
ヒッパルコス、プトレマイオス、アル＝スーフィーの証明
この論文は、古代の天文記録の信頼性についてより深いメッセージを伝えている。プトレマイオスの『アルマゲスト』は現代の天文学者からしばしば懐疑的に扱われ、その等級は大まかまたは誤っていると想定されてきた。ワイスバーグとカッツは、古代の観測が2000年にわたる星の2.7等級の変化を検出するのに十分な精度であったことを示している。
アル＝スーフィーの独立した確認は特に重要である。なぜなら彼はプトレマイオスより800年後に、異なる場所で、異なる文化的伝統のもとで研究していたからである。両方の観測者が同じ異常を記録したという事実は、その明るさが実際のものであり、写本の誤りではなかったという主張を強固なものにしている。
この発見はまた、恒星物理学に新たな窓を開く。ロッシュ・ローブ超過時の軌道エネルギー抽出によって駆動される「千年単位の一時的現象」は、古代の記録における他の歴史的な明るさの異常を説明する可能性がある。『アルマゲスト』の多くの星々は、その現代値との等級の不一致を示しており、それは同様の過程による可能性がある。
今のところ、エリダニ座テータ星の物語は、夜空が静的ではないということを思い出させてくれる。星は千年にわたって明るくなり、地球上のすべての人を欺き、そして再び闇に戻り、未来の天文学者が解くべき謎だけを残すのである。