天文学者困惑。矛盾した特徴を持つ奇妙な100億年以上前の星が偶然発見される

　地球から50光年先で発見された星は、奇妙な特徴をもっている。冷たいようにも、熱いようにも見えるのだ。

　一見矛盾した特徴を持つ褐色矮星の正式名称は「WISEA J153429.75-104303.3」。幸運な偶然によって発見されたことから「アクシデント（The Accident）」というニックネームで呼ばれている。

　『The Astronomical Journal Letters』（21年6月30日付）に掲載された分析結果によると、アクシデントの年齢は100億年から130億歳。天の川が誕生した初期に形成された、非常に古い星であるそうだ。

冷たく熱い。矛盾した特徴を持つ褐色矮星、アクシデント

　アクシデントというニックネームがつけられたWISEA J153429.75-104303.3は「褐色矮星」というタイプに分類されている。

　褐色矮星は、質量が小さく、軽水素の核融合が起こらずに主系列星になれなかった天体のことだ。主系列星と惑星の中間的な大きさで、そのどちらにも分類されない。重水素の核融合は起こるため、赤外線を放つが長続きしないという特徴がある。

　だがアクシデントは、普通の褐色矮星とはまるで違っている。これまで発見されてこなかったのもそれが理由だ。

　褐色矮星は歳をとるにつれて冷えて、光の波長ごとの明るさが変化する。これは熱した金属が冷えるにつれて、明るい白から真っ赤になるとの同じような感じだ。

　アクシデントが不思議なのは、ある波長では非常に冷たい（したがって古い）ように見えるのに、また別の波長では明るく温度が高いように見えるからだ。 褐色矮星―恒星でも惑星でもない星

偶然の発見、ゆえにアクシデント

　アクシデントを最初に捉えたのは2009年に打ち上げられたNASAの宇宙望遠鏡「NEOWISE」で、発見者はアマチュア天文学者のダン・キャセルデン氏だ。

　彼は自作のプログラムとNEOWISEのデータを使って褐色矮星を探していた。宇宙には赤外線を放つ天体がたくさんあるが、これらは地球から遠く、大抵は静止しているように見える。

　だが褐色矮星は暗い星なので、地球の近くにあるものしか見つからない。だからその移動する様子を観察することができる。

　キャセルデン氏のプログラムは、遠くにあって動かない星は除外し、褐色矮星の特徴をそなえた移動する天体を強調して表示するように作られていた。

　そうやって星の候補を探していたとき、偶然にも既知の褐色矮星の特徴にそぐわないために強調されていないアクシデントを見つけたのだ。 キャセルデン氏によって発見された褐色矮星アクシデント。画面左下の白い丸の枠内で動いている / image credit:NASA/JPL-Caltech/Dan Caselden

矛盾した特徴があるのは何故なのか？

　一体なぜアクシデントは冷たいように熱いようにも見えるのか？

　その秘密を明らかにするために、米カリフォルニア工科大学の天体物理学者デイビー・カークパトリック氏らは、ハワイのW・M・ケック天文台からまずその赤外線を観測してみた。だが赤外線は暗すぎてアクシデントを観測することができなかった。

　そこでアクシデントが暗いのは、想像以上に遠くにあるからではないかと仮説を立てた。これも違っていた。

　ハッブル宇宙望遠鏡とスピッツァー宇宙望遠鏡で距離を測定したところ、たったの50光年しか離れていなかったのだ。

　そのかわりに時速80万キロという高速で移動していることが判明した。同じ距離にあるほかの褐色矮星よりもずっと速く動いていたのだ。

　そしてこのことは、おそらくアクシデントが”長い間”天の川を疾走していただろうことを示唆している。その間、巨大な天体に遭遇し、その重力によって加速されてきた。だからやたらと高速なのである。

　”長い間”とは100億年から130億年のことだ。これは一般的な褐色矮星の2倍の年齢だ。アクシデントは天の川が形成された初期に誕生した、非常に古い星であるようなのだ。 NASA/JPL-Caltech Full Image Details / image credit:

天の川が形成された初期に誕生

　136億年前に天の川が形成された頃、そのほとんどは「水素」と「ヘリウム」によって構成されていた。「炭素」のようなほかの元素は、後になって星の中で作られ、超新星爆発によってばら撒かれたものだ。

　アクシデントと同じような温度の褐色矮星は、水素と炭素で構成された「メタン」を多く含んでいる。ところがアクシデントの光の波長を観察しても、そこにメタンが含まれている様子はほとんどない。

　ほかの分子と同じく、メタンもまた特定の波長を吸収する。そのためメタンを多く含む褐色矮星は、その波長が弱くなる。しかしアクシデントの場合、そうした特徴が見当たらない。

　そして、こうしたアクシデントの光の特徴は、天の川にまだ炭素が少なかった頃に誕生した非常に古い星のものと一致する。だからアクシデントも生まれたての天の川で誕生したと考えられるのだ。

同じような星はまだまだある？

　これほど古い褐色矮星が存在すること自体は以前から予測されていたという。だが同時にきわめて珍しいものであるとも予測されていた。

　今回そんな褐色矮星が地球の近くで見つかったのは、幸運な偶然のおかげかもしれない。だがそうではなく、じつは思った以上にたくさんある可能性もあるそうだ。

References:An Accidental Discovery Hints at a Hidden Population of Cosmic Objects / written by hiroching / edited by parumo
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