TESSが珍しい褐色矮星の公転を発見

NASA の系外惑星探査衛星 TESS による観測で、老齢星の周囲を公転する珍しい褐色矮星が発見された。これは褐色矮星がどのように形成されるのかという、これまで曖昧だった疑問を解き明かす重要な手がかりになる可能性がある。

褐色矮星は天体分類において特異な位置にある。質量が大きすぎて惑星には分類されず、小さすぎて核融合を起こす星にはならない天体だ。従来はこのグループを質量だけで定義してきたが、実は褐色矮星の形成には二つの全く異なるメカニズムが存在する。一つはガス雲が自身の重力で崩壊する「星的形成」、もう一つは若い星の降着円盤内で物質が徐々に集積する「惑星的形成」である。原理的には、これら二つの経路は天体に異なる特性を残すはずだ。ガス雲の直接的な崩壊からは離心率の高い楕円軌道が生じやすく、降着円盤での段階的な形成は安定した円軌道を好む傾向がある。しかし、母星の潮汐力が時間をかけて離心率を滑らかにしてしまうため、過去の形成経路を観測から区別することは極めて困難だった。

今回発見された褐色矮星「HIP 61637 b」は、この長年の課題に新たな光を当てる。TESS の継続的な観測と詳細な分光分析を組み合わせることで、研究チームは HIP 61637 b の性質を異例なほど高い精度で測定した。注目点は複数ある。まず、この褐色矮星が「褐色矮星砂漠」と呼ばれる領域に位置していることだ。この領域では母星の近くを周回する褐色矮星が著しく少ないことが知られている。さらに、その母星は普通ではない。太陽の約三倍の質量を持つ A 型星で、褐色矮星を周回する恒星としては最も大きく最も質量が大きいものだ。この老齢星が水素燃焼の最終段階にあるため、研究チームはシステムの年齢を約三億九千六百万年前に特定できた。年齢が確実に判明している褐色矮星は世界でも七個程度にすぎず、HIP 61637 b はその貴重な一つである。

HIP 61637 b の観測された特性は、その形成過程の手がかりになり得る。褐色矮星のサイズが降着円盤による段階的な質量集積の理論的限界に接近していることから、この天体は星のような急速な崩壊ではなく、惑星のような段階的な形成を経た可能性が指摘されている。しかし同時に、その質量が降着円盤理論の限界付近にあるという事実は、褐色矮星の形成についてなお未解明な領域が存在することを示唆している。今回の発見は、特性が明確に定義された周期的褐色矮星の限定的なサンプルに、重要なデータ点を追加する。TESS がこうした観測を積み重ねることで、これらの中間的天体が失敗した星なのか、超大型の惑星なのか、あるいは独自の存在なのかという問いに、やがて答えが近づく可能性は高い。

日本の宇宙産業にとって、この発見は基礎研究の領域に属するが、無関係ではない。TESS のような観測衛星の精密カメラ、検出器、分光計測機器には、日本の光学・電子技術が組み込まれる余地がある。系外惑星探査は、高精度な画像センサーや超精密な光学部品など、日本の精密部品メーカーが国際競争力を持つ領域だ。こうした基礎研究が進むことで、長期的には観測機器への技術的需要が生まれ、それに伴う部品・装置・センサーの開発機会が増える可能性を、業界は視野に入れるべきだ。

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