アルゴルパラドックス

アルゴルパラドックスとは

アルゴルパラドックス（英: Algol paradox）は、ペルセウス座に位置する連星系アルゴルにおいて、質量が大きい星が先に進化するという恒星進化論の一般的見解が覆される現象を指します。この現象では、質量の小さな星が質量の大きな星よりも早く進化したように見えるため、天文学者たちを驚かせる逆説的な状況を生み出しています。

β Per星系の概要

アルゴル、またはβ Per星系は、食変光星の中でも早くから知られ、複数の星が相互に影響しあっています。この星系は、質量約3.17倍のB型主系列星の主星β Per Aa1と、質量約0.70倍のK型準巨星β Per Aa2から成る近接連星で、互いに約2.867日の周期で公転しています。さらに、これらの星の周囲には、質量約1.76倍のF型主系列星β Per Abがあり、1.86年の周期で公転しています。

恒星進化論とβ Per星系の矛盾

20世紀の恒星進化論によれば、星の進化はその質量によって決まります。質量が大きい星は、核融合が早く進むため、早い段階で主系列を離れ準巨星や巨星へと進化するという理屈です。しかし、β Per星系においては、重い主星β Per Aa1がまだ主系列に存在しているのに対し、軽い伴星β Per Aa2が先に準巨星に進化しています。このため、質量の小さな星が質量の大きな星よりも早く進化したとされる状況が生まれ、恒星進化論との整合性が問われることとなりました。

理論的解析と解決

この逆説の解釈として、1955年にジョン・クロフォード（John Avery Crawford）によって提案された説があります。彼は、近接連星系において重い星が先に準巨星に進化し、その過程で質量を放出し、その質量が軽い星へ移動するという考え方を示しました。この理論は、その後の数値シミュレーションや観測結果により支持され、1980年代にはこの問題が解決されたとされています。

β Per星系の進化の流れ

1. 星の形成: Aa2とAa1はほぼ同時に誕生し、当初はAa2の方が質量が大きかった。
2. まずAa2の進化: 質量の大きなAa2が先に進化し、水素核融合が終了。中心にヘリウムの核が形成されます。
3. 準巨星への進化: Aa2の周囲で水素核融合が始まり、膨張して準巨星に。
4. 質量移動: Aa2からロッシュローブを通ってAa1に質量が移動し、中の重さが逆転。
5. 光度の変化: Aa2は外層を失うため光度が下がり、Aa1は流入した質量によって光度が上昇します。

このようなメカニズムが働くことで、恒星の進化が質量に基づく一般的なセオリーとは異なる現象を引き起こすことが理解されました。このような研究を通じて、天文学者たちは恒星進化の複雑さを明らかにし、新たな知見を得ています。

まとめ

アルゴルパラドックスは、天文学における重要な研究課題の一つです。質量の小さな星が重い星よりも早く進化するという現象は、恒星の進化過程に対する私たちの理解を深める上で、興味深いケーススタディとなっています。このパラドックスを解決することにより、星形成や進化についてのさらなる知見が得られることが期待されています。

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