巨星のまわりに褐色矮星を発見
-日中共同惑星探しの初成果-
東工大、国立天文台、神戸大、東海大などの研究グループは、中国国家天文台の研究グループとの共同観測により、かみのけ座11番星と呼ばれる巨星（注1）のまわりに木星の約19倍の質量をもつ褐色矮星（注2）を発見しました。これは、巨星のまわりで見つかった3例目の褐色矮星です。
かみのけ座11番星を確認できるgoogle earth用ファイルを用意しました。
このファイルをgoogle earthに読み込み、google earthのSky機能を使うと、かみのけ座11番星を確認することができます。
日中共同惑星探索プロジェクトの初成果
研究グループは、2001年から国立天文台岡山天体物理観測所の188cm反射望遠鏡で約300個の巨星を対象に太陽系外惑星（太陽以外の恒星を公転する惑星、以後「系外惑星」という。）探索を続けています。2005年からは中国国家天文台の研究者と協力してさらに規模を拡大し、岡山天体物理観測所の188cm反射望遠鏡と中国興隆観測所の口径2.16m反射望遠鏡を用いて新たに約100個の惑星探索を開始しました。今回の発見は、日中共同惑星探索の最初の成果です。
巨星で見つかった3例目の褐色矮星
かみのけ座11番星は地球から約360光年の距離にあり、太陽の約20倍の直径と約3倍の質量をもつ巨星です（図1）。
図1：かみのけ座11番星の位置。見かけの明るさは4.7等。（大きな図1）
2004年、まず岡山天体物理観測所での観測によって、この星が大きな速度変化（ふらつき）を示すことが明らかになりました。その後、中国興隆観測所でも追跡観測が行われ、速度変化の周期が約326日、振幅が約300メートル毎秒であることを突き止めました（図2）。
これは、中心星である、かみのけ座11番星から約1.3天文単位（注3）の距離を木星の約19倍の質量をもつ褐色矮星が周期約326日で公転しており、その引力を受けたかみのけ座11番星がふらついていることを示しています。
図2：かみのけ座11番星で検出された速度変化。周期は約326日、振幅は約300メートル毎秒。赤い丸が岡山天体物理観測所、青い四角が中国興隆観測所での観測点。実線は、観測点を最もよく再現する惑星軌道から予想される理論曲線。（大きな図2）
褐色矮星砂漠
現在までに約250個の系外惑星が発見されています。その一方で、恒星と惑星の中間の質量を持つ褐色矮星の発見確率は系外惑星と比べて10分の1程度以下と極めて低く、このような状況は”褐色矮星砂漠”と呼ばれています（図3）。 褐色矮星砂漠の存在は、ガス雲の重力収縮によって誕生する恒星と、原始惑星系円盤の中で誕生する惑星との形成過程の違いを反映していると考えられ、惑星形成のメカニズムを探る重要な手掛かりとなります。今回の発見は、太陽より重い恒星における惑星や褐色矮星の形成過程を明らかにする上で、貴重なサンプルとなります。
図3：これまでに見つかった、系外惑星と褐色矮星の質量分布（軌道半径3天文単位以内）。
破線の左側（軽い方）が惑星、右側（重い方）が褐色矮星に分類される。黒色、赤色はそれぞれ主系列星と巨星で見つかったこれらの天体を示す。矢印が、今回かみのけ座11番星で見つかった褐色矮星。（大きな図3）
今後の展望
近年、本研究グループを始めとする巨星の惑星探索グループの活躍によって、重い恒星のまわりで惑星や褐色矮星が発見されるようになってきました。今回の発見もその貴重な一例です。
研究グループは、すばる望遠鏡や韓国の天文台などとも協力して、惑星探索の規模をさらに広げています。これらの観測によって重い恒星における惑星や褐色矮星の存在確率を明らかにし、その形成過程を解明したいと考えています。
この研究論文は、米国アストロフィジカルジャーナル誌1月1日号頁553–557に掲載されています。
- 注1
- 恒星は、中心で水素を燃焼している「主系列星」から、水素を燃焼し尽くし外層が膨張した「巨星」へと進化する。
- 注2
- 恒星と惑星の中間の質量（木星の約13から80倍）をもつ天体のこと。恒星のように水素の核融合を起こすには軽すぎるが、重水素の核融合を起こして、その余熱とガス収縮のエネルギーとで惑星より高温となり、おもに赤外線を放射する。このため「褐色」と名付けられている。褐色矮星は、恒星と惑星の形成や進化を解明する上で重要な天体である。
- 注3
- 1天文単位は、太陽から地球までの（平均的）距離。約1億5千万キロメートル。
2008年1月
