「驚くべき」 – 天体物理学者は、これまでに観測された中で最も短い期間、低質量の恒星連星系を特定しました

ノースウェスタン大学とカリフォルニア大学サンディエゴ校の天体物理学者は、超低温矮星の間でこれまでに観測された中で最も緊密な連星系を特定しました。

2 つの星は非常に接近しているため、地球で 1 日もかからずに互いの周りを一周します。つまり、各星の「1 年」はわずか 20.5 時間しか続きません。

新たに発見された系 LP 413-53AB は、一対の超低温矮星で構成されています。これらの星は、主に赤外線で光を放出する非常に低質量の星であり、人間の目には見えません。 それにもかかわらず、それらは宇宙で最も豊富な種類の星の 1 つです。

これまで、天文学者は 3 つの短周期超低温矮星連星系しか検出していませんでしたが、それらはすべて比較的若く、最大で 4,000 万年前のものでした。 LP 413-53AB の年齢は数十億年と推定されており、これは私たちの太陽と同じ年齢ですが、これまでに発見されたすべての超低温矮星連星よりも少なくとも 3 倍短い軌道周期を持っています。

この研究を率いた北西部の天体物理学者である Chih-Chun “Dino” Hsu は、次のように述べています。 「原則として、これらのシステムが存在することはわかっていましたが、そのようなシステムはまだ特定されていませんでした。」

スーは最近、「星とその活動」に関するセッションの一環として、シアトルで開催された第 241 回アメリカ天文学会の記者会見でこの研究を発表しました。

スーは、ノースウェスタン大学のワインバーグ芸術科学大学の物理学と天文学のポスドク研究員であり、天体物理学の学際的探査と研究のためのノースウェスタン大学のセンター (CIERA) のメンバーです。 彼は博士号取得中にこの研究を始めました。 カリフォルニア大学サンディエゴ校の学生で、アダム・ブルガッサー教授からアドバイスを受けました。

チームは、アーカイブ データを調査しているときに、最初に奇妙なバイナリ システムを発見しました。 Hsu は、スペクトル データに基づいて星をモデル化できるアルゴリズムを開発しました。 星から放出される光のスペクトルを分析することにより、天体物理学者は星の化学組成、温度、重力、自転を決定できます。 この分析は、星が観測者に近づいたり遠ざかったりするときの星の動きも示します。これは、視線速度として知られています。

LP 413-53AB のスペクトル データを調べていると、Hsu は奇妙なことに気付きました。 初期の観測では、星が大まかに整列し、それらのスペクトル線が重なっているときにシステムを捉えたため、Hsu はそれが 1 つの星であると信じるようになりました。 しかし、星が軌道を移動するにつれて、スペクトル線は反対方向にシフトし、後のスペクトル データではペアに分割されました。 スーは、信じられないほど緊密な連星に閉じ込められた2つの星が実際にあることに気付きました。

WM Keck Observatory の強力な望遠鏡を使用して、Hsu はこの現象を自分で観察することにしました。 2022 年 3 月 13 日、チームは望遠鏡を連星系のあるおうし座に向け、2 時間にわたって観測しました。 その後、7 月、10 月、12 月にさらに観測を行いました。

「この測定を行っていたとき、数分間の観察で物事が変化するのを見ることができました」とバーガッサーは言いました。 「私たちが追跡している連星のほとんどは、何年にもわたる軌道周期を持っています。 そのため、数か月ごとに測定値を取得します。 しばらくすると、パズルを組み立てることができます。 このシステムでは、スペクトル線が離れていくのをリアルタイムで見ることができました。 人間の時間スケールで宇宙で何かが起こっているのを見るのは驚くべきことです。」

観測は、スーのモデルが予測したことを確認しました。 2 つの星の間の距離は、地球と太陽の間の距離の約 1% です。 「これは驚くべきことです。100 万歳くらいの若さの頃、これらの星は互いに重なり合っていたはずです」と Burgasser 氏は述べています。

チームは、星が進化するにつれてお互いに向かって移動したか、3番目の星のメンバー（現在は失われている）が放出された後に集まった可能性があると推測しています。 これらのアイデアをテストするには、さらに観察が必要です。

スー氏はまた、同様の星系を研究することで、研究者は地球外の潜在的に居住可能な惑星についてより多くを学ぶことができると述べました。 超低温矮星は太陽よりもはるかに暗く暗いため、生命を形成し維持するための重要な要素である液体の水が表面にある世界は、恒星にはるかに近い場所にある必要があります。 しかし、LP 413-53AB の場合、ハビタブル ゾーンの距離がたまたま恒星の軌道と同じであるため、この系でハビタブル 惑星を形成することは不可能です。

「これらの超低温矮星は、私たちの太陽の隣人です」とスーは言いました。 「潜在的に居住可能なホストを特定するには、近くの隣人から始めるのが役立ちます。 しかし、超低温矮星の間で近い連星が一般的である場合、居住可能な世界はほとんど見つからないかもしれません。」

これらのシナリオを完全に調査するために、Hsu、Burgasser、および彼らの共同研究者は、完全なデータ サンプルを作成するために、より多くの超低温矮星連星系を特定したいと考えています。 新しい観測データは、連星の形成と進化の理論モデルを強化するのに役立つ可能性があります。 しかし、これまで超低温連星を発見することはまれな偉業でした。

「これらのシステムはまれです」と、研究の共著者であり、カリフォルニア大学サンディエゴ校の学長ポストドクトラル フェローである Chris Theissen 氏は述べています。 「しかし、めったに存在しないために希少なのか、それとも単に見つからないために希少なのかはわかりません。 それは自由回答形式の質問です。 これで、構築を開始できる 1 つのデータ ポイントが得られました。 このデータは、長い間アーカイブに保管されていました。 Dino のツールを使用すると、このようなバイナリをさらに探すことができます。」

会議: 第 241 回アメリカ天文学会