ネメシス：太陽の伴星理論

ネメシス理論のイラスト、太陽の仮説上の伴星 — 画像の説明：太陽の伴星（褐色矮星または赤色矮星）のイラスト。
画像ソース：astronoo.com （新しいウィンドウ）

科学的要約

ネメシス仮説は、太陽の伴星が楕円軌道上に存在し、2600万年から3000万年ごとにオールト雲を擾乱させ、彗星のシャワーと大量絶滅を引き起こすというものです。化石記録に見られる周期性を説明するために1984年に提案されたこの理論は、これまで確認されていません。現代の赤外線サーベイ（WISE）は適合する物体を検出しておらず、何十億年もの間、そのような伴星の軌道安定性は銀河の摂動によって損なわれます。しかし、太陽が星団内で誕生したことを考えると、その過去に双子星が存在した可能性は非常に高く、現在は散逸しています。

太陽にはネメシスという名の隠れた双子星があるのか？

いいえ、現在のところネメシスの存在を示す直接的な証拠はありません。WISE衛星などの天文学サーベイは、この仮説に合致する褐色矮星や暗い星を発見していません。また、何十億年もの間、安定した軌道を維持することは困難です。しかし、太陽が誕生した元の星団では、非常に高い確率で一つ以上の伴星を持っていたと考えられます。これらの伴星は重力相互作用によってはるか昔に放出され、そのうちの一つが仮説上のネメシスの祖先であり、現在は銀河の中に失われている可能性があります。

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仮説の起源：ネメシス、失われた双子の星

太陽の伴星であるネメシスのアイデアは、2600万年から3000万年ごとに発生する大量絶滅のサイクルの観測から生まれました。 1980年代、研究者のデイビッド・ラウプ（1933-2015）とジャック・セプコスキ（1948-1999）は、化石記録からこれらのサイクルを明らかにしました。

これらの周期的な絶滅を説明するため、天文学者のリチャード・A・マラー（1944-）、マーク・デイヴィス（1947-）、ピート・ハット（1952-）は、1984年に太陽の周りを非常に楕円の軌道で公転する暗い伴星の存在を提案しました。この星、ネメシスは、近づくたびにオールトの雲 (太陽系の境界にある氷の小天体が数十億個含まれる球状の領域)の彗星の軌道を乱し、太陽系内部に向かって彗星の雨を降らせる可能性があります。

N.B.：
銀河力学において、孤立した星は、誕生した星団内での激しい重力相互作用の結果である可能性があります。現在、質量の大きな星の約70％が多重星系で観測されており、太陽の孤立は二次的に獲得された状態である可能性が高いです。

研究と論争

数十年にわたる研究にもかかわらず、ネメシスの存在を直接証明する証拠は見つかっていません。 WISE（Wide-field Infrared Survey Explorer）のような現代の天文調査は、赤外線で空をマッピングしましたが、ネメシスに提案された距離に褐色矮星や暗い星は検出されませんでした。多くの天文学者は、次の理由からネメシス仮説をありそうもないと考えています：

検出の欠如：感度の高い赤外線調査でも、ネメシスに適合する天体はデータ内で観測されていません。これは、太陽から約1.5光年以内に比較的温かい大質量の褐色矮星または赤色矮星が存在しないことを示しています。
安定した軌道を維持する難しさ：銀河環境が乱れた数十億年の間、特に銀河の腕や太陽の誕生星団内での他の星との遭遇は、重力的な摂動を引き起こし、伴星の軌道の離心率や傾斜を変化させます。
絶滅の周期性：大絶滅は大きく変動します（5100万年から1億3500万年）、これは厳密なサイクルのアイデアを曖昧にし、小規模な絶滅は不規則でランダムです。
周期的な彗星の雨：オールトの雲の摂動は、彗星を太陽系内部に向かって送り出しますが、必ずしも伴星が必要ではありません。天の川銀河の潮汐力や近くの星の通過だけで、摂動を引き起こすのに十分です。

N.B.：
オールトの雲は、太陽から2,000から100,000天文単位の距離にある「理論的」な領域で、数十億の極めて小さく暗い彗星核を含んでいます。その存在は、あらゆる方向からやってくる長周期彗星の軌道から推測され、太陽系を球状に取り囲んでいます。

太陽の二重星としての過去のアイデアは天体物理学的な関心を保つ

最近の恒星形成に関する研究では、太陽型の星の60％以上が連星または多重星系で誕生することが示されています。 スティーブン・スターラー（カリフォルニア大学、2017年）の研究は、太陽が誕生時に双子の星を持っていた可能性が非常に高いことを示唆しています。この双子の星は、誕生した星団内での重力相互作用によって分離されたと考えられます。

この「ネメシス」と呼ばれる伴星が存在した場合、原始太陽系から放出された可能性があります。実際、星は孤立して誕生することはまれで、星団 (同じ分子雲から生まれた若い星の密集した集団)の中で誕生します。これらの混沌とした環境での若い星同士の接近した重力相互作用は頻繁に起こり、新たに形成された連星を容易に分離することができます。

したがって、太陽は若い頃に1つまたは複数の伴星を持っていた可能性が非常に高いですが、これらは重力的な摂動によって引き離されたでしょう。仮説上のネメシスが存在した場合、現在は銀河中心を独立して公転しているか、別の恒星系に捕獲されている可能性があり、私たちから何光年も離れています。この可能性は、現在そのような天体を探すことをさらに困難にしています。

参考文献

FAQ：仮説上の星ネメシスに関するあらゆる情報

ネメシス仮説の起源は何ですか？

この仮説は、化石記録に見られる大量絶滅の明らかな周期、すなわち2600万年から3000万年ごとに繰り返されるように見える現象を説明するために、1984年にMuller、Davis、Hutによって提唱されました。彼らは、太陽の伴星が非常に楕円形の軌道上にあり、通過のたびにオールト雲を擾乱させ、彗星のシャワーを太陽系内部に送り込むと提案しました。

なぜ今日のほとんどの天文学者はネメシス仮説を却下するのですか？

主に3つの理由があります：1) WISEのような高感度の赤外線サーベイによる検出の欠如。2) 銀河の摂動による、何十億年もの間の安定した軌道維持の困難さ。3) 化石記録に見られる絶滅の不規則性。これは厳密な周期に対応しておらず、他の原因（銀河潮汐、恒星の接近）で説明できる可能性があります。

太陽の連星としての過去について、現代科学は何と言っていますか？

星形成の研究は、太陽のような星の60%以上が連星または多重星系で生まれることを示しています。したがって、太陽が元の星団内で、誕生時に双子星を持っていた可能性は非常に高いです。しかし、この密集した星団内での重力相互作用によって、この伴星は数十億年前に放出された可能性が高く、現在の探索を極めて困難にしています。