ベテルギウスの伴星「Siwarha」を直接撮影、100年来の変光の謎を解明へ
2026年7月30日 11:50
オリオン座の1等星ベテルギウスが約2100日周期で変光する100年来の謎について、その原因とみられる伴星「Siwarha（シワルハ）」の直接撮影に初めて成功した。この発見は、将来起こるベテルギウスの超新星爆発に関する従来の予測を根本から覆す可能性がある。現在は伴星候補という位置づけだが、2027年後半に予定されている追加観測によってその存在が確定する見込みだ。
■100年来の謎に終止符を打つ直接撮影
1世紀以上にわたり、オリオン座の左肩で輝く肉眼で見える最も明るい星の一つである赤色巨星ベテルギウスを研究してきた天文学者たちは、この星が約2100日周期で減光と増光を繰り返す理由を完全には説明できなかった。短い400日周期の変光を引き起こす脈動についてはよく理解されていたが、長い周期については謎のままだった。今日、その謎の正体が明らかになった。Siwarha（シワルハ）と名付けられた伴星が、歴史上初めて直接撮影されたのだ。この撮影には、身近な星の100年来の謎を解くためではなく、他の恒星の周りにある惑星を探すために作られた望遠鏡が使用された。
今朝Astronomy & Astrophysics誌に掲載された論文は、パリ天文台の筆頭著者ミゲル・モンタルジェが「1世紀にわたる探求の結末」と呼ぶ成果を示している。モンタルジェを中心とする国際研究チームは、チリのアタカマ砂漠にあるヨーロッパ南天天文台（ESO）の超大型望遠鏡（VLT）に搭載されたSPHERE（スフィア）装置を使用し、ベテルギウスが単独星ではないことを示すこれまでで最も強力な直接的証拠を捉えた。公開された論文およびESOのプレスリリースによると、高度な統計アルゴリズムを用いて数カ月かけて処理された2024年12月の画像には、ベテルギウスから52.32 ± 0.18ミリ秒角の投影距離に明確な明るい光源が写し出されており、これは軌道モデルが伴星の出現を予測したまさにその位置であった。
■系外惑星探査技術による検出
この検出には、系外惑星の撮像で標準的に使われる遮光マスクであるコロナグラフは必要なかった。代わりにチームは、SPHEREのZIMPOL（チューリッヒ撮像ポラリメータ）サブ装置を瞳追尾モードで使用した。これにより、望遠鏡の光軸を検出器に対して固定することができる。この手法により、角度・スペクトル差分撮像法（ASDI）が可能となった。地球が自転すると、恒星のスペックル（斑点）パターンは視野とともに回転するが、真の伴星は恒星に対して固定されたままになるため、ソフトウェアを使って実際の光源と機器のノイズを分離できる。
後処理は2つの独立したアルゴリズムで実行された。主な手法であるPACO ASDIは、隣接するスペックルパッチ間の統計的共分散をモデル化し、恒星自身のまぶしさでは説明できない残留信号を特定するもので、6.1シグマ（σ）の検出有意性を示した。2つ目の手法である主成分分析（PCA）も、独立して5.1σでの検出を確認した。天文学において、5σは確実な検出とされる一般的な閾値であり、2つのアルゴリズムによる確認はこの結果を非常に堅牢なものにしている。
パリ天文台の共同著者であるアンソニー・ボカレッティは、ESOのプレスリリースで「元々は系外惑星を見つけるために開発されたSPHEREと高度な後処理技術が、ベテルギウスのような大質量で進化した恒星の周りの伴星を検出するのにも優れているのを見るのは驚くべきことです」と述べている。
Astronomy & Astrophysics誌の論文に記録されている通り、同じ装置は2019年の大減光の際にもベテルギウス自身の表面を詳細に撮影していた。しかし、ハッブル宇宙望遠鏡による遠紫外線観測やチャンドラX線観測所による探査など、過去の伴星探索の試みは検出に至らず、SPHEREの極端な補償光学補正と可視光波長での差分撮像の組み合わせには及ばなかった。
■予想外の質量と観測のタイミング
ベテルギウスは、質量が太陽の15〜20倍、半径が700〜1000倍と推定される赤色超巨星である。この星は太陽の約10万倍の光度で輝いており、そのコントラストは圧倒的で、伴星を見つけることは探照灯の数インチそばを飛ぶホタルを特定するようなものだ。
ベテルギウスの軌道の揺らぎと明るさの周期から逆算した従来のモデルでは、伴星は太陽とほぼ同じ質量を持つと予測されていた。その質量の星であれば、ベテルギウスのまばゆい光に対してSPHEREの検出限界を超えるほど明るくはないはずだった。しかし、新しい画像が明らかにしたのは驚きだった。Astronomy & Astrophysics誌の論文によると、Siwarhaとベテルギウスが約1000万年前に一緒に形成されたと仮定する恒星進化モデルに基づくと、伴星は太陽の2.6〜3.1倍の質量があるように見えるという。
モンタルジェはESOのプレスリリースを通じて、「正直なところ、予測されていたベテルギウスBを検出する感度はないと思っていました」と語った。「予測よりも質量が大きかったため、見ることができたのです！これほどよく研究されている星の周りに、太陽よりも質量が大きく明るい近接した伴星をまだ発見できるという事実は驚くべきことです。新しく予期せぬものを見ることは、科学において最高の瞬間の一つです」
観測のタイミングは偶然ではなかった。Astronomy & Astrophysics誌の論文に記録されているように、2024年に発表された2つの独立した研究は、同年12月までにSiwarhaが地球から見てベテルギウスから最大の角距離（天文学者が最大離角と呼ぶ幾何学的配置）に達すると予測していた。投影距離52.32ミリ秒角において、伴星はまだベテルギウスの広がった外層大気の中、あるいはその近くに埋もれていたが、軌道力学上、次に同等の観測窓が開く2027年までは最も離れた位置にあった。
■アラビア語に由来する伴星の名
この伴星は、NASAエイムズ研究センターのスティーブ・ハウエルの提案により、2025年9月22日に国際天文学連合（IAU）の恒星の命名に関するワーキンググループによって正式に命名された。ハウエルは以前、ジェミニ北望遠鏡を用いたスペックル撮像で1.5σの暫定的な検出を行っており、これが今回の結果の伏線となっていた。
Siwarha（シワルハ）という名前は、アラビア語で「ブレスレット」を意味するsiwarに由来する。この語源は言語的な対をなしている。「ベテルギウス」自体がアラビア語で「巨人の手」を意味するYad al-Jauzāʾに由来しているからだ。ブレスレットが手を囲むように、Siwarhaはベテルギウスの周りを公転している。夜空で最も堂々とした姿の一つである巨人の手首を回る、小さく明るい伴星である。
処理された画像が初めて画面に表示されたときのパリ天文台での反応は即座だった。Science Newsの報道によると、共同著者でありハーバード・スミソニアン天体物理学センターの上級天体物理学者であるアンドレア・デュプリーは、モンタルジェが後処理を完了した際にたまたま彼を訪問していた。「彼は駆け込んできて、『なんてことだ、見て！私が今見つけたものを見て！』と言いました」と彼女は振り返っている。
■超新星爆発の予測を覆す可能性
この発見は、長年の疑問を解決したという満足感をはるかに超える影響をもたらす。ベテルギウスは常にコア崩壊型の超新星として死を迎えると予想されてきた。約700光年の距離で起こるこの爆発は、地球から数週間にわたって昼間でも見える可能性が高い。いつ爆発するかは常に不確実であったが（現在の推定では今後10万年以内）、どのようなタイプの超新星を生み出すかという疑問には、一般的に標準的な答えがあると考えられてきた。すなわち、単独の赤色超巨星が核燃料を使い果たし、コアが崩壊したときに生じる、水素が豊富なII型超新星である。
Siwarhaはその前提を揺るがす。Astronomy & Astrophysics誌の論文によると、伴星はベテルギウス自身の半径の約2〜2.5倍の投影距離を公転しており、赤色超巨星の広がった外層大気の中、あるいはその非常に近くに位置している。その距離では、2つの星の間の潮汐重力は相当なものになる。いくつかの研究グループはすでに、Siwarhaからの潮汐相互作用が、ベテルギウスのもう一つの長年の異常性、すなわち孤立した赤色超巨星としては異常に速く自転していることを説明できるかもしれないと提案している。星が膨張して赤色超巨星の段階に入ると、フィギュアスケーターが腕を伸ばして回転を遅くするように、角運動量を劇的に失うはずである。ベテルギウスが予想通りに減速していないことは、外部の発生源が主星に角運動量を継続的に供給していることを示唆している。
さらに劇的なことに、一部の連星進化モデルは、潮汐力によってSiwarhaが今後数万年にわたって徐々に内側に引き寄せられ、最終的にベテルギウスに飲み込まれると予測している。もし超新星爆発の前にその飲み込みが起これば、星の爆発前の構造が変化し、爆発によってベテルギウスの外層から水素が剥ぎ取られ、標準的な単独星の予測とは異なる超新星のサブタイプが生み出される可能性がある。
モンタルジェはESOのプレスリリースで、「この伴星が赤色超巨星の進化に影響を与えるかどうかという疑問が、まさに開かれました」と述べている。
1世紀にわたってベテルギウスの超新星爆発に関する予測を支配してきた単独星モデルは、孤立した星を想定していたため、今や構造的に不十分となった。今後は連星モデルを適用する必要があり、単独星理論では区別できない複数の進化経路の可能性がもたらされる。
■確定に向けた今後の展望
検出の強固さにもかかわらず、モンタルジェの言葉遣いは彼らしく慎重である。彼のチームの論文は一貫してベテルギウスBを「伴星候補（candidate companion）」と呼んでいる。これは、ある軌道位置での検出は、決定的に確立されたと見なされる前に、予測された2番目の位置で確認されなければならないという科学的基準を反映した表現だ。
ESOのプレスリリースによると、モンタルジェは「伴星が本当にそこにあると確信するためには、1年後に星の反対側で観測する必要がありますが、疑いの余地はほとんど残されていません」と述べている。
その確認観測は、Siwarhaがベテルギウスの反対側で最大離角に達する2027年後半に行われると予想されている。もし伴星がそこに現れ、軌道周期の予測通りに正確に移動していれば、この件はほぼ決着がつくことになる。
The Astrophysical Journal誌のDupreeらによる2026年の論文によると、数十年にわたってベテルギウスを研究し、2026年1月にSiwarhaの大気の航跡を特定したハーバード・スミソニアンのチームを率いたデュプリーは、結論を出すために2027年の観測窓を待ってはいない。Science Newsの報道によると、彼女は「ミゲルはとても慎重です。彼はそれを候補と呼び続けています」と語り、「しかし、私たちの中にはもっと率直な者もいます。私たちはそれが本当にそこにあると言っています」と述べている。
チームは今後もVLTで伴星の軌道を追跡する計画だ。VLTを収容するパラナル天文台から約20キロ離れたチリのセロ・アルマゾネスで現在建設中のESOの極めて大きな望遠鏡（ELT）が完成すれば、最終的にこの星系のさらに鮮明な画像が得られ、より正確な質量、軌道、明るさの測定が可能になるだろう。
1世紀近くにわたってベテルギウスの観測者を悩ませてきた長周期変光、すなわち既知の内部プロセスと一致しない2100日周期の変光は、今や物理的な説明を得た。それは、夜空で最もドラマチックな星の一つの外縁部を縫うように約6年周期で公転する伴星である。Siwarhaは常にそこにあり、発見されるのを待つのに十分な明るさと近さを持っていた。それを見つけるのに十分な感度を持つ装置を作るのに、1世紀の時間を要したのである。
■注目ポイントQ&A
●ベテルギウスには確実に伴星が存在するのですか？
証拠は現在非常に強力ですが、天文学者の基準ではまだ最終確定ではありません。2026年7月28日のVLT/SPHEREによる検出は6.1シグマの有意性を達成し（確実な検出に通常求められる5シグマの閾値を大きく上回っています）、2つの異なる後処理アルゴリズムによって独立して確認されました。Siwarhaと名付けられたこの伴星については、2026年1月のハッブル宇宙望遠鏡の観測（Dupreeら）でも、伴星が突き進むことによって生じたとみられるガスの航跡がベテルギウスの大気中で検出されるなど、裏付けとなる証拠があります。筆頭著者のモンタルジェは、2027年後半にベテルギウスの反対側の予測位置で星を確認する観測が行われるまでは、慎重に「候補」と呼んでいます。
●伴星の存在は、ベテルギウスの超新星爆発の予測をどう変えるのですか？
ここにこの発見の最も深い意味があります。1世紀にわたり、天体物理学者はベテルギウスを、標準的な水素が豊富なII型コア崩壊超新星となる運命にある単独の赤色超巨星としてモデル化してきました。Siwarhaはそれを完全に変えてしまいます。連星進化モデルによれば、近接する伴星は主星に角運動量を移転させたり（ベテルギウスの異常に速い自転を説明できる可能性があります）、質量放出率を変化させたりする可能性があります。さらに、もし爆発前にSiwarhaが飲み込まれた場合、ベテルギウスの外層から水素が剥ぎ取られ、根本的に異なるタイプの超新星になる可能性があります。ベテルギウスに対する単独星の予測はもはやデフォルトとして扱うことはできず、より幅広い進化の結果の可能性を持つ連星モデルを適用する必要があります。
●SPHEREとは何ですか？なぜ他の望遠鏡はSiwarhaを先に見つけられなかったのですか？
SPHERE（Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch）は、2014年にチリのVLTに設置された補償光学および撮像装置で、明るい星の圧倒的なまぶしさを抑え、その近くにあるはるかに暗い天体を直接撮影するために特別に設計されました。大気の揺らぎを毎秒1380回補正し、差分撮像法（視野の回転に伴って伴星の位置が移動するのに対し、機器のスペックルは移動しないことを利用する手法）を用いて暗い伴星を分離します。以前のハッブル（紫外線）やチャンドラ（X線）による探索では検出されず、2025年のジェミニ北望遠鏡の'Alopekeスペックルイメージャーによる試みでも1.5シグマの暫定的な結果しか得られませんでした。VLT/SPHEREが成功したのは、装置がより強力であることに加え、Siwarhaが予測よりも質量が大きく、SPHEREの検出限界を超えるのに十分な明るさを持っていたためです。
●夜空でSiwarhaを見ることはできますか？
見ることはできません。現在、世界最大の望遠鏡を使ってもSiwarhaを見ることは不可能です。軌道周期に基づくと、Siwarhaは現在地球から見てベテルギウスの裏側に位置しており、SPHEREを使っても赤色超巨星のまぶしさから分離することはできません。伴星が再び検出可能な位置（次の最大離角）に戻るのは2027年後半と予想されています。その際、VLTチームは確認観測を計画しており、成功すればこの発見は完全に確定したものとなります。
元記事: VLT Directly Images Betelgeuse Companion Siwarha, Ending Century-Old Mystery