非常に忍耐強い宇宙科学者たちは、12年間にわたる超大型望遠鏡による観測から得た白色矮星の周りの破片リングの最初の画像をまとめました。
ウォーリック大学天文学・天体物理学グループのクリストファー・マンサー率いる研究者らは、ドップラー断層撮影法* を使って SDSS1228+1040 のリングを撮影しました。このリングは、恒星の重力によって捕獲され引き裂かれた小惑星の塵粒子と残骸で構成されていると考えられます。
マンサー氏は「白色矮星の周囲にこうした破片円盤があることは20年以上前からわかっていたが、こうした円盤の1つの画像を初めて取得できたのはつい最近のことだ」と語った。
天体物理学グループのボリス・ゲンシケ教授によると、この画像にはスケールを示すために太陽半径のいくつかの部分が描かれており、「恒星から2つの異なる距離にある円軌道上の物質に対応している」という。
ゲンシケ氏は、これは「白色矮星の位置ではなく、その周囲の円盤内のガスの速度」を示しているため「珍しいタイプの画像」だと認めた。
その結果、「裏返し」のスナップショットが生まれました。マンサー氏はThe Register紙にこう説明しました。「太陽系と同じように、遠くにある惑星は太陽の周りをゆっくりと回ります（ケプラーの惑星運動の第二法則を参照）。つまり、この画像の場合、画像の端の方にある、より高速に回転している物質は、実際には白色矮星に近いのです。」
ありがたいことに、ウォーリック大学は、リングの正しい向きを想像したイラストを公開してくれています。リング内のガスが白色矮星からの紫外線に照らされて深紅色に輝いています。土星も描かれており、この系の大きさが分かります（クリックすると拡大表示されます）。
マンサー氏は次のように説明した。「デブリリング内部の隙間の直径は70万キロメートルで、太陽の約半分の大きさです。同じ空間に土星とその環（直径約27万キロメートル）が収まるほどです。一方、白色矮星は土星の7分の1の大きさですが、質量は2,500倍もあります。」
リングの構造について、ゲンシケ教授は次のように述べた。「2006年にこのデブリ円盤を発見した時、非対称な形状の兆候が見られると思った。しかし、12年間のデータから構築されたこの画像で今見られるような精巧なディテールは想像もできなかった。待つ価値は間違いなくあった。」
彼は次のように結論づけた。「過去10年間で、白色矮星の周囲には惑星系の残骸が遍在していることが明らかになり、現在までに30個以上のデブリ円盤が発見されている。それらのほとんどは土星の環のように安定した状態にあるが、少数は変化が見られており、これらの系から環の形成過程について何かを学ぶことができる。」
この研究結果は、白色矮星 SDSS J122859.93+104032.9 の惑星破片円盤のドップラー画像として、近々王立天文学会月報に掲載される予定だが、私たちの太陽系の最終的な運命についての洞察を与えてくれるかもしれない。
私たちの太陽はいつか白色矮星になる運命にあるため、私たちも最終的には紫外線に優しく照らされた輝く塵のドーナツの一部になる可能性もあります。** ®
ブートノート
*私たちの理解するところによると、ドップラー断層撮影データの取得に長時間かかるのは、観測者（この場合は地球）に対してディスクがゆっくりと回転する様子を観測する必要があるためです。
幸いなことに、低軌道ヘリウム支援航法装置（LOHAN）のファンであり、ニューメキシコ州立大学の天体物理学者であるジョニ・ジョンソン博士が、このドップラーの馬鹿げた仕組みの概要を教えてくれました。
読者の皆様はドップラー効果についてご存知かと思います。恒星や降着円盤から観測されるあらゆる輝線や吸収線は、検出器の視野内にあるすべてのビットの合計となります。
単一の恒星の場合、これはスペクトル線の回転広がりにつながります。これは、恒星の片側が私たちに向かって回転し、中心波長（つまり恒星の平均速度）に対して青方偏移し、もう片側が私たちから遠ざかるように回転することで、スペクトル線の赤方偏移が生じるためです。通常のスペクトル線はガウス分布（ベルカーブ）を描き、左側（青側／高エネルギー側）が私たちに近づき、赤い側が遠ざかります。
降着円盤を持つ系では、明らかにより複雑になります。しかし、これを利用して、異なる軌道位相での観測を行うことができます。系の構成要素が周回するにつれて、スペクトル線のプロファイルは変化し、ある構成要素は青方偏移したスペクトル線から赤方偏移したスペクトル線へと変化します。
軌道上の1本以上のスペクトル線の時系列を構築するというアイデアです。スペクトル線は、良好な速度分離を示すのに十分な解像度を持つ必要があります。
こうして得られるのは、時間とともに変化する速度が異なる成分を持つ一連のスペクトルです。このスペクトルから、いくつかの仮定を置くことで、どの部分が静止しているか、どの部分が動いているか、そしてそれぞれの部分がどれくらいの速度で動いているかを示す図を構築できます。また、線は放射している物質の量（密度）を示し、正しい線であれば温度の推定値も示します。最終的な結果は、円盤内の物質の分布を示す地図となります。
「通常の」パターンは、古き良きケプラーの言ったように、物質が軌道を回るというものです。軌道周期の二乗は、軌道の長半径の三乗に比例します。
情報を提供してくれた Joni に感謝します。ドップラー断層撮影法については、ウォーリック大学の TR Marsh による 2004 年の論文 (PDF) にさらに詳しい情報が記載されています。
**ええ、わかっています。太陽の赤色巨星期は、それよりずっと前に地球を滅ぼすでしょう。ありがたいことに、それはまだ50億年から60億年先のことなので、閉店時間までにビールを何杯か飲む時間はたっぷりあります。
