1670年6月、夜空に新たな明るい星が現れた。フランス・ディジョンのカルトジオ会修道士ペール・ドム・アンテルムと天文学者ヨハネス・ヘヴェリウス（ポーランド・グダニスク）がこれを観測した。その後数か月にわたり、星は徐々に薄れて見えなくなった。しかし1671年3月に再び現れ、今度はさらに明るく、夜空で最も明るい100個の星の中に入った。再び薄れ、夏の終わりには消えた。その後1672年に三度目の出現を見せたが、今度は肉眼でかろうじて見える程度だった。数か月後に再び消え、それ以来観測されていない。
これは常に奇妙な出来事と考えられてきた。何世紀にもわたり、天文学者はこれを観測史上最古の新星――恒星の爆発の一種――とみなしてきた。しかし、この説明は20世紀に成り立たなくなった。新星は比較的よくある現象であり、それ以外は消滅した恒星の中で水素が点火し、熱核暴走反応を引き起こすものである。恒星はまた、中心核が内側へ崩壊した後に超新星として爆発することもある。しかし現在では、いずれも今回の現象で見られたような繰り返しの出現をもたらさないことがわかっている。
では、それは一体何だったのか。私たちの新たな研究は、王立天文学会月報（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）に掲載されたもので、まったく新しい説明を示している。
1982年、アメリカの天文学者マイク・シャラは、行方不明となった星の位置に星雲――塵、水素、ヘリウムその他のガスからなる星間雲――を発見した。この星はその後、CK Vulという名称で呼ばれるようになっていた。これにより、ここで実際に何かが起きたことが証明された。天文学者は後に、この星雲が膨張しており、その膨張が約300年前に始まったことを指摘した。しかし、星そのものは見ることができなかった。
事態はさらに奇妙さを増した。天文学者トマシュ・カミンスキ が発見したところによれば、星雲には非常に珍しい元素の組み合わせが含まれており、原子核中の中性子の数が「通常の」原子と異なる元素である同位体が、2種類、非常に多く含まれていた。すなわち、窒素の一種（15N）と放射性アルミニウム（26Al）である。これらは非常に高い温度でなければ生成されない。何が起きたにせよ、これは高エネルギーの現象だったのである。
新たな観測
私たちは、チリのALMA観測所を用いてこの星の位置を観測した。この見栄えのする望遠鏡は64基の個別のパラボラアンテナを用い、光のマイクロ波領域で観測する。宇宙空間の分子からの放射を検出するのに特に優れている。私たちが発見したのは、この現象の残骸が、砂時計に似た2つの塵の環として見えるということである。この砂時計は、以前の観測で見られたより大きな砂時計の内部に埋め込まれており、それ自体もマトリョーシカのように入れ子になった他の構造を含んでいる。
このような砂時計状のローブは、中心から噴出するジェットの存在を示しており、対向する泡を吹き出している。しかし、砂時計はわずかに異なる角度を向いている。このことは、もとの構造が回転していたことを示唆しており、これには長い時間を要する過程が必要である。何が起きたにせよ、それは単一の爆発ではなかった。物質の放出には相当の時間がかかったに違いない。
しかし、もし爆発ではなかったとすれば、何が起きたのか。恒星の爆発の代替となるのは、2つの恒星の衝突である。これらは稀な現象であり、近年大きな注目を集めている。2008年には、我々の銀河の中心付近で衝突が捉えられた。衝突する恒星は互いに密接に周回し、その後最終的に合体した。
この現象の最中、恒星は以前の100倍明るくなり、その後2年間にわたって再び暗くなった。同様の現象が2000年にも起きた可能性があり、その際にはV838 Monと呼ばれる星が突然明るくなり、その後ゆっくりと暗くなった。
CK Vulは、2つの通常の恒星の合体の結果である可能性がある。しかし、これは適合しないように思われた。幸いなことに、恒星には多くの種類があるため、考えられる衝突は非常に多様である。私たちは今、恒星スペクトルの両端にある2つの恒星が、空で見られる模様を生み出し得たことを明らかにした。
主役となったのは、白色矮星であったと考えられる。白色矮星とは、太陽のような恒星が寿命の終わりに達した後に残る高密度の残骸である。脇役は、褐色矮星であったと考えられる。褐色矮星とは、恒星と惑星の間の薄明帯にある天体である。恒星の中心部で通常起こる水素核融合を起こすには軽すぎるが、惑星とするには重すぎる。木星の10倍から80倍の質量を持つ。褐色矮星はおそらくかなり一般的だが、非常に暗いため見つけにくい。
白色矮星と褐色矮星の衝突は壮観なものであったはずである。褐色矮星は、はるかに重く高密度の白色矮星によって引き裂かれたはずである。引き裂かれた褐色矮星の一部は白色矮星の上に降り注ぎ、熱核反応の燃料を供給したと考えられる。褐色矮星の残りは、爆発によって生じた残骸に巻き込まれたであろう。
通常の恒星とは異なり、白色矮星は極めて暗くなることがあり、合体と熱核爆発の後、やがてこの明るさに戻ったはずである。残存する塵の殻もまた寄与し、可視光を通さなくした可能性がある。通常の恒星同士の合体であれば、通常の光度の恒星が残ったはずであり、たとえ遮られていても赤外線では観測できたはずである。
これが実際に起きたことなのか。もっともらしいモデルは構築したが、決定的な証拠を得るにはさらなる検証が必要である。例えば、この衝突は放射性アルミニウムを生成するのに適した条件を提供するだろうか。今後の観測により、砂時計構造の最内部領域の詳細を調べ、真相を明らかにできるかもしれない。
私たちの発見は、白色矮星と褐色矮星の衝突が初めて検出されたことを意味する。確認されれば、同様の現象を探すためにこれを利用することができる。天文学は冒険である。物理学と発見の美しい融合である。私たちはまだ学び続けている。
