宇宙はドラマチックなことしか起こさないと思っている人には朗報だ。地球から300光年の距離にある恒星系で、小さな恒星が褐色矮星を整然と消費しているのが見つかった。爆発的な大食いではなく、数十億年続く可能性のあるのんびりとした長い食事だ。

地球を含むほとんどの惑星は、比較的安定した配置で恒星の周りを回っている。しかし、近づきすぎれば重力に引き寄せられ、一方通行の抱擁へと導かれる。科学者たちは安定した軌道を数多く見てきたし、恒星が惑星の仲間を急速に飲み込む例もいくつか見てきた。今回、10月5日に『Nature Astronomy』に掲載された研究で、MIT率いる国際チームは、その気まずい中間地点を特定した。低質量の恒星が、別の低質量天体から着実に物質を吸い上げているのだ。

この系はZTF J0440+2325と名付けられ、天の川銀河内の約300光年の距離にある。低質量の恒星が褐色矮星から徐々に物質を引き出しているのが観測された初めての例だ。褐色矮星とは、典型的な惑星よりは質量が大きいが、正式な恒星のように水素核融合を維持するほど重くはない天体である。そして、その移動は非常に遅いため、この摂食は数十万年、場合によっては数十億年も続く可能性がある。

「恒星が惑星や褐色矮星と相互作用するとき、いつも頭に浮かぶのは、最終的に恒星が相手を飲み込むという図式です」と、MITの物理学助教授であるケビン・バージは言う。「これは、太陽が赤色巨星になったときに地球に起こることです。しかしここでは、別の可能性が見つかりました。相手を飲み込む代わりに、恒星が数十億年かけて徐々に食べることができるのです。」

MITのチームには、アーロン・ハウスホルダー、ケイトリン・シン、ソール・ラパポート、ジョヒーン・チャクラボルティ、エマ・チックルズも参加しており、カリフォルニア工科大学、ハワイ大学、スペインのカナリア天体物理研究所とラ・ラグーナ大学、ハーバード・スミソニアン天体物理センターの共同研究者らと協力している。

最初の手がかりは、空の明るさが変化する天体を探すツウィッキー・トランジェント・ファシリティ（ZTF）からもたらされた。カリフォルニア州のパロマー天文台の望遠鏡で運用されるZTFは、夜空の広い範囲を繰り返し撮影し、超新星、ガンマ線バースト、中性子星の衝突といった突然の現象を捉える。

数年前、バージはZTFのデータに奇妙なパターンがあることに気づいた。天文学者は明るさの変化を追跡するために光曲線を使う。超新星は通常、丸みを帯びた鐘のような形を生み出す。しかし、この信号は繰り返し三角形に似たものを描いていた。「初めてこれを見たとき、恒星はこんな三角形の波形を作らないと思ったのを覚えています」と彼は振り返る。

当時、バージと同僚たちは「ブラック・ウィドウ連星」を調査していた。これは、高速で回転する中性子星が小さな伴星から物質を剥ぎ取る系で、交尾相手を食べるクモにちなんで名付けられた。彼らは、この三角形の信号も別のブラック・ウィドウかもしれないと考えた。しかし、典型的なブラック・ウィドウ連星は質量に大きな差があり、小さな伴星が特徴的な鞭打ち運動を示す。この信号にはそれが全くなかった。「ここではその鞭打ちのような往復運動は見られませんでした」とバージは言う。「全く意味が分かりませんでした。これが何なのか説明できなかったのです。」

そこから別のアイデアが生まれた。おそらく両方の天体の質量が比較的小さく、劇的な動きなしに穏やかに互いを周回しているのだろう。「系全体の質量が少なければ、物事は鞭打ちのように往復することなく、穏やかに互いを周回できます」とバージは言う。「それがアイデアでした。しかし、証拠は全くありませんでした。そして、この奇妙な三角形は何年も放置されました。」

やがて、バージとMITの地球・大気・惑星科学科の大学院生であるアーロン・ハウスホルダーは、この信号に戻った。ZTFのデータを使って、彼らは光源が約300光年の距離にあることを突き止めた。そして、ZTF J0440+2325を詳細に研究するために、いくつかの望遠鏡を向けた。

重要な測定は、天体間の相互重力によるぐらつきだった。それはブラック・ウィドウ連星が生み出すものよりはるかに小さかった。「それが決定的な証拠でした」