ウェッブ、最も小さな自由浮遊褐色矮星を特定

重水素の核融合反応を起こすためには質量が木星の１３倍必要と言われているので質量的には発見された自由浮遊褐色矮星はガス惑星へ分類すべきと思うのですが分子雲から直接分離収縮形成された星だから褐色矮星として扱うのか？原始惑星系円盤から生まれないとガス惑星扱いされない縛りはどこから来た？以下、機械翻訳。
ウェッブ、最も小さな自由浮遊褐色矮星を特定
2023/12/13
ESA / 科学 & 探査 / 宇宙科学 / ウェッブ
この発見は、「星を形成するときにどこまで小さくできるのか?」という質問に答えるのに役立ちます。
褐色矮星は、重力崩壊によって星のように形成されますが、核融合を引き起こすのに十分な質量を獲得することがないため、失敗星と呼ばれることもあります。 最小の褐色矮星は、巨大な惑星と質量が重なる可能性があります。 最小の褐色矮星を見つける探求の中で、NASA/ESA/CSA ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用している天文学者たちは、木星の質量のわずか 3 ～ 4 倍の重さの天体という新しい記録保持者を発見しました。
褐色矮星は、恒星と惑星の境界線をまたぐ天体です。 それらは星のように形成され、自身の重力で崩壊するほど高密度に成長しますが、水素が融合し始めて星に変わるほど密度が高く熱くなることはありません。 スケールの下限では、一部の褐色矮星は巨大な惑星に匹敵し、その重さは木星の数倍にすぎません。
天文学者は、星のような形で形成できる最小の天体を特定しようとしています。 NASA/ESA/CSAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用する国際チームは、新たな記録保持者を特定した。それは、木星のわずか3～4倍の質量を持つ、自由に浮遊する小さな褐色矮星である。
「どの天文学の教科書にも必ずある基本的な質問の 1 つは、最小の星は何ですか?というものです。 それが私たちが答えようとしているものです」と筆頭著者であるペンシルバニア州立大学のケビン・ルーマン氏は説明した。
この新たに発見された褐色矮星の位置を特定するために、ルーマン氏と同僚のカタリーナ・アルベス・デ・オリベイラ氏は、約1000光年離れたペルセウス星形成領域に位置する星団IC 348を研究することにした。 この星団はまだ若く、誕生してからわずか約500万年です。 その結果、どの褐色矮星も赤外光では比較的明るく、形成時の熱で輝いていることになる。
研究チームはまず、Webb の NIRCam (近赤外線カメラ) を使用して星団の中心を撮影し、その明るさと色から褐色矮星候補を特定しました。 彼らは、Webb の NIRSpec (近赤外線分光器) マイクロシャッター アレイを使用して、最も有望なターゲットを追跡しました。


星団 IC 348 (注釈付きの NIRCam 画像)
ウェッブの赤外線感度は非常に重要であり、チームは地上の望遠鏡よりも暗い天体を検出できるようになりました。 さらに、ウェッブの鋭い視覚により、どの赤い天体がピンポイントの褐色矮星であり、どの星が塊状の背景銀河であるかを判断することができました。

このふるい分けのプロセスにより、木星の質量 3 ～ 8 個分の重さがあり、表面温度が摂氏 830 ～ 1500度の 3つの興味深い標的が得られました。 コンピューターのモデルによれば、これらのうち最小のものの重さは木星のわずか 3 ～ 4 倍です。
このような小さな褐色矮星がどのようにして形成されるのかを説明するのは理論的に困難です。 重くて濃いガスの雲は、崩壊して星を形成するのに十分な重力を持っています。 しかし、重力が弱いため、小さな雲が崩壊して褐色矮星を形成することはより困難になるはずであり、それは巨大な惑星の質量を伴う褐色矮星に特に当てはまります。
「現在のモデルでは、星の周りの円盤の中に巨大な惑星を作るのは非常に簡単です」と、この観測プログラムの主任研究員であるESAのカタリーナ・アルベス・デ・オリベイラ氏は語った。 「しかし、この星団では、この天体が円盤状に形成された可能性は低く、代わりに星のような形を形成しており、木星の質量 3 個は太陽の 300分の1です。 そこで私たちは、このような非常に小さな質量で星形成プロセスがどのように行われるのかを尋ねなければなりません。」
小さな褐色矮星は、星の形成過程に関する手がかりを提供するだけでなく、天文学者が系外惑星をより深く理解するのにも役立ちます。 最も質量の小さい褐色矮星は、最大の系外惑星と重なっています。 したがって、それらはいくつかの同様の特性を持つことが期待されます。 しかし、自由に浮遊する褐色矮星は、巨大な系外惑星よりも研究が容易です。なぜなら、後者は主星の輝きの中に隠れているからです。
この調査で特定された褐色矮星のうち 2 つは、未確認の炭化水素、つまり水素原子と炭素原子の両方を含む分子のスペクトル特徴を示しています。 同じ赤外線の痕跡が、NASA のカッシーニ計画によって土星とその衛星タイタンの大気圏で検出されました。 星間物質、つまり星と星の間にあるガスの中でも観察されています。
「太陽系外の物体の大気中にこの分子が検出されたのはこれが初めてです」とカタリナ氏は説明した。 「褐色矮星大気のモデルは、その存在を予測していません。 私たちはこれまでにないほど年齢が若く、質量が小さい天体を観察しており、新しくて予期しないものを見ています。」
この天体は巨大惑星の質量範囲内に十分にあるため、それらが本当に褐色矮星なのか、それとも惑星系から弾き出された浮遊惑星なのかという疑問が生じる。 研究チームは後者の可能性を排除することはできないが、褐色矮星である可能性がはるかに高いと主張している。
放出された惑星。


星団 IC 348 (NIRCam コンパス画像)
巨大惑星が放出される可能性は 2 つあります。 まず、そのような惑星は、より小さな質量の惑星と比較して一般にまれです。 第二に、ほとんどの星は低質量星であり、それらの星の中で巨大惑星は特にまれです。 その結果、IC 348 のほとんどの星 (低質量星) がそのような巨大な惑星を生成できる可能性は低いです。 さらに、この星団は誕生してからわずか 500 万年しか経っていないため、巨大惑星が形成されて星系から弾き出されるまでにはおそらく十分な時間が経っていないと考えられます。
より多くのそのような物体が発見されれば、それらの状態を明らかにするのに役立ちます。 理論によれば、不正惑星は星団の郊外で発見される可能性が高いため、IC 348 内に存在する場合は探索範囲を拡大することで特定できる可能性があります。
将来の研究には、より暗くて小さな天体を検出できる長期の調査も含まれる可能性があります。 研究チームが行った短い調査では、木星の質量の2倍ほどの小さな天体が検出されると予想されていた。 より長い調査では、木星の 1 つの質量に簡単に到達する可能性があります。
これらの観測は、時間保証観測プログラム #1229 の一部として行われました。 結果は天文学ジャーナルに掲載されました。

詳しくは
ウェッブは、これまで宇宙に打ち上げられた中で最大かつ最も強力な望遠鏡です。 国際協力協定に基づき、ESA はアリアン 5 ロケットを使用して望遠鏡の打ち上げサービスを提供しました。 ESAはパートナーと協力して、ウェッブミッションに適応したアリアン5の開発と認定、およびアリアンスペースによる打ち上げサービスの調達を担当しました。 ESA はまた、主力分光器 NIRSpec と、国から資金提供を受けた欧州研究機関のコンソーシアム (MIRI ヨーロッパ コンソーシアム) が JPL およびアリゾナ大学と協力して設計、構築した中赤外線装置 MIRI の 50% を提供しました。
ウェッブは、NASA、ESA、およびカナダ宇宙機関 (CSA) 間の国際パートナーシップです。
esawebb.org でリリース