ガイアのデータで描く太陽の未来

【2022年8月17日 ヨーロッパ宇宙機関】

現在、太陽の年齢は約45億7000万歳で、人間で言えば中年期に相当すると言われている。太陽の中心では水素をヘリウムに変換する核融合反応が起こっており、そのエネルギーによって安定して輝いているが、長い時間が経てば、この水素が尽きて不安定な状態に突入する時が来る。それはいつになるだろうか。

恒星の進化を考察する際によく使われるのがヘルツシュプルング・ラッセル図（HR図）だ。HR図は横軸に星のスペクトル型（またはそこからわかる星の表面温度）、縦軸に絶対等級（または太陽を基準とした光度）をとった図であり、その中で恒星は質量や年齢に応じて一定の分布をすることがわかっている。

ガイアの第2期データに含まれる、太陽から5000光年以内にある400万個以上の恒星のHR図（縦軸は左：絶対等級、右：太陽光度との比較（上が明るい）、横軸は下：色指数、上：表面温度（右が低温））。左上から右下にかけて、太陽と同じように安定した核融合反応が起こっている主系列星が分布し、右上の赤色巨星分枝には、年をとって膨張し明るく赤くなった星が分布する。左下は白色矮星（提供：ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO、以下同）

仏・コートダジュール天文台のOrlagh Creeveyさんたちの研究チームは、ヨーロッパ宇宙機関の位置天文衛星「ガイア」の観測データDR3から質量と組成が太陽と一致する恒星を選び出してHR図を作成した。今年6月に公開されたDR3では数億個の恒星について、位置や距離だけでなく、表面温度や光度も高い精度で得られる。

質量や組成が太陽と同じでも温度や光度はそれぞれに異なるが、この違いは恒星の年齢に対応する。つまり、Creeveyさんたちが作成したHR図からは、太陽が生涯の内にたどる道が浮かび上がる。研究の結果、太陽は約80億歳で最高温度に達した（HR図で最も左寄りになった）後、徐々に冷えて大きくなり（HR図を右に移動し）、100～110億歳くらいで赤色巨星になることがわかった。さらにその後、太陽は寿命を迎え、やがて薄暗い白色矮星となる。

DR3から選び出された、質量と組成が太陽と一致する恒星から作られたHR図と、その上を太陽が移動していく様子。現在の太陽の年齢である約45.7億歳から118億歳まで進化の道筋が図示されている

この他にも、質量や組成だけでなく年齢まで太陽に近い、つまり温度や大きさも太陽と同じ恒星5863個が厳選され、今後詳しく調べるターゲットとされた。太陽は地球に近すぎるがゆえに、皮肉にも他の恒星と同じ方法で観測ができないという問題があるが、太陽に似ている恒星を遠くから調べることで、この問題はある程度克服できる。「自分たちの太陽を理解できなかったら、どうしてこの素晴らしい天の川を形作る他の恒星を理解できるでしょうか。そして実際、太陽についてわからないことは多いのです」（Creeveyさん）。