惑星と恒星の境界線上にある5つの謎の宇宙物体

天文学者たちは恒星と惑星の境界線上に5つの天体を発見した。これは褐色矮星として知られる珍しく謎めいた天体群の最新の例である。

褐色矮星は、質量があまりないため、点火できない星としてよく呼ばれる。しかし、ここ数十年、研究者たちは、褐色矮星は単に恒星より少し軽いというだけではないのではないかと考えてきた。単純な定義に疑問を抱かせる天体の大規模なコレクションを構築することで、天文学者たちは、宇宙が投げかける可能性のある物質の奇妙な変化すべてについて、よりよく理解できるようになることを望んでいる。

「より広範な疑問に答えることがすべてです」と、スイスのジュネーブ大学の天文学者で、この新しい研究の主著者であるノーラン・グリーブス氏は言う。「どんな種類の恒星系があるのか​​？どんな種類の惑星系があるのか​​、そしてそれらはどのように形成されるのか？」

褐色矮星の砂漠

天文学者たちは、星の明滅や揺れ方を観察するためのますます洗練された方法を考案し、何千もの奇妙で素晴らしい軌道を描く天体を特定してきた。しかし、天体で満ち溢れた空の中で、中重量の天体、具体的には木星の質量の13～80倍程度の天体は比較的少ないことがわかった。

これらの天体は、重水素原子（水素の重い変種）を互いに押しつぶし、核融合で自らを温めるのに十分な質量を持っているため、惑星とは言えない。しかし、適切な水素を持続的に核融合させて数十億年にわたって光り続けるのに必要な質量がないため、恒星とも言えない。興味深いことに、研究者は自信を持ってこれらの天体を数十個しか見つけられず、説明もしていない。恒星と惑星があふれる宇宙では、褐色矮星の生成を何かが妨げているようだ。

「小さな太陽系外惑星よりも発見しやすいのが不思議です」とグリーブス氏は言う。「これは実際に起こっている物理現象なのです」

一部の研究者は、中間天体（「褐色矮星砂漠」）が存在しないのは、このカテゴリーが実際には似ているものの起源が異なる 2 つのグループにまたがっているためではないかと考えています。

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最も重い矮星は、まさに失敗した恒星だと彼らは主張する。いずれもかつては崩壊したガス雲だったが、水素を融合させて輝き始めるのに十分な質量を集めることができなかった。

一方、より軽い矮星は、超惑星に近いかもしれない。それらは、若い恒星を取り囲む塵の円盤から合体した可能性がある。そして、質量をうまく吸い上げ、重水素の融合を開始できた。

褐色矮星の砂漠がなぜこれほど荒涼としているのかを知るには、皮肉なことに天文学者はさらに多くの褐色矮星を見つける必要がある。

惑星探索で新たな発見

グリーブス氏と共同研究者は、NASAのトランジット系外惑星探査衛星のデータを使って、惑星を探して空をスキャンしていた。この衛星は、惑星が恒星の前を通過するときに起こる微妙な暗化を観測する。調査中、木星ほどの大きさの影がいくつか彼らの目に留まった。

しかし、チリのラ・シヤ天文台にある1.2メートルの望遠鏡でさらに観測を進めたところ、奇妙なことに気づいた。研究チームは、主星が暗い伴星の重力の影響を受けてどれだけ速く揺れているかを計測し、推定上の惑星が木星の77～98倍という途方もない質量を持っていることを発見した。その質量は、教科書的な褐色矮星の質量範囲の上限に非常に近いため、それぞれの天体が何であるかを自信を持って言うのは難しい。

「いくつかはおそらく恒星である可能性が高いが、それらはまさに[褐色矮星]の領域にある」とグリーブス氏は言う。

研究チームはその結果を天文学と天体物理学誌に発表した。 8月に。

5人の新しいドワーフ

研究者たちは、たった 5 つの新しい例から包括的な結論を導き出すことはできない。しかし、いくつかの天体は、一般的な褐色矮星の理論と一致するいくつかのヒントを提供している。

例えば、恒星ではない恒星は、時間の経過とともに冷えて縮むと考えられている。その理論を検証するため、天文学者たちは4つの褐色矮星の年齢と大きさを比較した。その結果、理論の予測通り、最も大きな矮星は若く、より小さな矮星は年を取っていることがわかった。

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また、この 5 つの候補は、褐色矮星には実際には失敗した恒星と超惑星の 2 種類があるという考えとも一致しています。天文学者は、超惑星は、世界を形成する要素が豊富な恒星の周囲に多く存在すると予想しています。一方、失敗した恒星は、塵の円盤という穏やかなゆりかごの中で成熟しなかったため、軌道が不規則になることがあります。新しい褐色矮星候補は、質量天井近くの失敗した恒星に予想されるような外観をしています。

惑星と恒星の境界線は依然として曖昧だが、グリーブス氏は将来の観測でさらに多くの褐色矮星が発見されることを期待している。

「私たちは、私たちの周囲にあるさまざまな恒星系について、より深く理解できるようになる統計サンプルの構築に協力しています」と彼は言う。