2機の天文衛星で重力マイクロレンズ現象を観測、褐色矮星を発見

【2016年11月15日 NASA JPL】

遠くの天体からやってくる光と地球との間に別の天体があると、その中間天体の重力がレンズのような役割を果たして光が曲げられたり明るくなったりする現象が起こる。こうした「重力レンズ現象」のうち、とくに中間天体が軽い天体の場合は「重力マイクロレンズ現象」と呼ばれ、遠くの天体からの光が数千倍も明るくなることもある。

こうした重力マイクロレンズ現象を観測すると、レンズ源として褐色矮星のような軽い天体を発見することができ、その質量が推定可能になる。褐色矮星とは、核融合を起こして恒星として輝けるほどの質量を持たない、恒星と惑星の間の存在と考えられている天体だ。

NASA・ジェット推進研究所のYossi Shvartzvaldさんたちの研究チームは2015年、赤外線観測衛星「スピッツァー」とガンマ線観測衛星「スウィフト」を使って、重力マイクロレンズ現象の観測を行った。この現象は、さそり座といて座の境界付近で起こったもので、2つの衛星の観測に先立って地上の天体望遠鏡でとらえられていたものだ。

スウィフトは地球を周回しているが、スピッツァーは地球の後をずっと離れて追うような位置にある。大きく離れたところから同じ現象を観測し、マイクロレンズのモデルを適用することで、天体の質量や距離を計算することができる。

褐色矮星OGLE-2015-BLG-1319（左）と主系列星の想像イラスト。グラフは観測された光度変化で、灰色が地上の望遠鏡、青がスウィフト、赤がスピッツァー（提供：NASA/JPL-Caltech）

観測データから、重力マイクロレンズ現象を起こしている天体は主系列星と褐色矮星の連星系であることがわかった。計算によれば褐色矮星の質量は木星の30倍～65倍と見積もられ、中心の星は太陽の半分ほどの質量を持つK型の主系列星らしい。両天体の間隔は0.25天文単位（1天文単位は約1.5億km）と45天文単位の両方が考えられるという。

褐色矮星に関する謎の一つに、太陽程度の軽い星の周囲3天文単位以内に褐色矮星が存在する（発見される）確率が1%以下しかないというものがある。こうした状況は「褐色矮星砂漠」と呼ばれているが、もし今回見つかった系の間隔が0.25天文単位であれば、この褐色矮星は砂漠領域に存在するということになる。「恒星の周りでどのようにして褐色矮星が形成されるのか、なぜ恒星に対して褐色矮星が見つかる場所に偏りがあるのかを知りたいのです。褐色矮星砂漠は、わたしたちが考えているほど乾燥していないのかもしれません」（Shvartzvaldさん）。