KMT-2019-BLG-2073

概要

KMT-2019-BLG-2073は、2020年に発見が報告された天体で、「自由浮遊惑星候補（Free-Floating Planet Candidate）」に分類されます。これは、特定の恒星の周りを公転するのではなく、単独で銀河系空間を漂っていると考えられている天体です。この天体は、韓国の重力マイクロレンズ観測ネットワーク（KMTNet）によって、遠方の星の光が手前の天体の重力で曲げられる「重力マイクロレンズ効果」を利用して検出されました。その発見に関する学術論文は、2020年 7月14日に査読前の論文を公開するオンラインプレプリントサーバーarXivで発表されました。

重力マイクロレンズ法による検出

KMT-2019-BLG-2073のような天体は、自ら光を発したり、恒星からの光を反射したりしないため、通常の望遠鏡による観測では発見が極めて困難です。そこで用いられるのが重力マイクロレンズ法です。この手法は、観測対象となる天体（レンズ天体）が、たまたま地球と非常に遠い位置にある別の恒星（光源星）の間に位置することで生じる現象を利用します。レンズ天体の持つ重力によって、光源星から地球へ向かう光の経路が曲げられ、その結果、光源星の見かけ上の明るさが一時的に増光して見えます。この増光のパターン（光度曲線）を詳細に分析することで、レンズ天体の質量や性質を推定することができます。

KMTNetは、南アフリカのサザーランド、チリのラスカンパナス、オーストラリアのサイディング・スプリングの3ヶ所に設置された広視野望遠鏡群で構成されています。これらの望遠鏡は、地球のほぼ反対側に位置しているため、地球の自転を利用して、天の川銀河の中心方向という、多くの恒星が存在しマイクロレンズイベントが発生しやすい領域をほぼ継続的に観測することが可能です。KMT-2019-BLG-2073は、このKMTNetによる膨大な観測データの中から、自由浮遊惑星に特徴的な短時間のマイクロレンズイベントとして識別されました。

測定された性質

KMT-2019-BLG-2073の重力マイクロレンズイベントの光度曲線を解析した結果、この天体の質量は木星質量の約0.186倍と推定されました。これは、太陽系でいえば海王星と木星の中間、より具体的には土星に近い質量を持つ巨大ガス惑星に相当する質量範囲です。自由浮遊惑星は、木星のような巨大ガス惑星から地球のような岩石惑星まで様々な質量を持つと考えられていますが、マイクロレンズ法では比較的質量の大きな天体の方が検出されやすい傾向があります。

この天体の発見におけるもう一つの重要な成果は、その重力によって生じた「アインシュタイン半径」が測定できた点です。アインシュタイン半径とは、光源星がレンズ天体の真後ろに位置した際に、光源星の光が重力によって曲げられ、見かけ上、レンズ天体の周囲に形成される円環（アインシュタインリング）の半径のことです。このアインシュタイン半径の値は、レンズ天体の質量と地球からの距離に依存するため、測定できると天体の性質を知る上で非常に有用です。アインシュタイン半径の測定は、マイクロレンズイベントが比較的長く続いたり、地球の軌道運動による視差効果（地球が公転することで観測位置が変わり、レンズ現象の見え方がわずかに変化すること）が検出されたりした場合に可能となります。KMT-2019-BLG-2073は、惑星質量を持つ天体としてはアインシュタイン半径が測定された4番目の事例であり、これは自由浮遊惑星候補としては特に稀なケースです。この測定は、天体の性質をより詳細に推定するための重要な手掛かりとなります。

将来展望と科学的意義

重力マイクロレンズイベントは基本的に一度きりの現象ですが、研究者らは、KMT-2019-BLG-2073が地球から比較的遠距離にある場合、今後約10年程度の時間を経て、地球の公転による位置の変化（年間視差）によって再度マイクロレンズ効果が見られる可能性があると予測しています。もし再観測が実現すれば、天体までの正確な距離や質量をより高精度に決定できると考えられています。

KMT-2019-BLG-2073のような自由浮遊惑星候補の発見は、惑星科学、特に惑星形成論において非常に大きな意義を持ちます。これらの天体は、恒星の周囲で形成された後に何らかの理由（他の惑星との重力的な相互作用など）で恒星系から弾き出された、あるいは、恒星を伴わずに単独で形成された可能性が指摘されています。自由浮遊惑星の存在頻度や質量分布を調べることは、惑星形成の過程やメカニズム、そして惑星系がどのように進化していくのかを理解する上で重要な情報を提供します。KMT-2019-BLG-2073は、比較的小さな質量の自由浮遊惑星候補でありながらアインシュタイン半径が測定できたという点で、このような天体の検出・解析技術の進歩を示す事例であり、銀河系内に存在する惑星の多様性を探求する上で貴重な一歩となります。この発見は、恒星に属さない「ダークな」惑星世界の全貌解明に向けた重要なピースの一つと言えるでしょう。

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