WISE J080822.18-644357.3

WISE J080822.18-644357.3：赤色矮星のデブリ円盤を持つ恒星系

WISE J080822.18-644357.3、またはJ0808は、地球から約331光年の距離に位置するとびうお座に属する恒星系です。年齢は約4500万年で、±1100万年の誤差があります。この恒星系は主系列星の一種であるM型の赤色矮星を中心に、デブリ円盤が形成されています。その発見は、2016年10月21日にNASAのゴダード宇宙飛行センターが発表したことから始まりました。市民科学プロジェクト「ディスクディテクティブ」に参加していた研究者たちが、NASAの広視野赤外線探査機「WISE」によって撮影された画像データから、新たに発見したのです。特に、波長12μmと22μmにおいて赤外超過の証拠が確認され、このデブリ円盤がJ0808の周囲を公転していることが明らかになりました。

さらに、J0808はプロジェクト内のデータベースにおいて、AWI0005x3s（略称5x3s）という番号で記録され、ピーターパンディスクとして分類されています。BANYAN IIスキームを用いたベイズ推定の結果、この天体は93.9%の確率で視線速度が20.6 ± 1.4 km/sと推定され、りゅうこつ座に属する年齢4500万年の若い恒星集団に属しているとの解析がなされています。

特に興味深いのは、一般的にM型矮星が持つデブリ円盤は、年齢が3000万年を超えると消失するため、J0808は運動星団の中で最も高齢のM型矮星のデブリ円盤であるという点です。この発見は、円盤進化に関する我々の理解を深める重要な一歩となります。

観測においては、サイディング・スプリング天文台にあるオーストラリア国立大学の2.3m望遠鏡を利用して、分光観測が行われました。その結果、J0808は強いHアルファ輝線を持つM5型星であることが判明しました。これはリチウムを豊富に含んでいることを示し、降着率が低い（10^{-10} M☉ yr^{-1}）ことに合致しています。

ALMA（アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計）による観測では、一酸化炭素の存在は確認されませんでしたが、波長1.3mmでのダスト放射の兆候が認められました。さらに、CTIO（セロ・トロロ汎米天文台）のビクター・M・ブランコ望遠鏡を用いて2017年から2018年にかけて行われた分光観測では、パッシェンβ線とブラケットγ線が検出され、恒星フレアが観測されたことから、中心星に物質が降着している状況が明確に示されています。

デブリ円盤の構成

J0808のデブリ円盤に関するモデル化が行われ、デブリ円盤の温度が約263Kと決定されました。研究が進む中で、単一の円盤モデルでは観測データと一致しないことがわかり、約240Kの外側の円盤と、内側に約1100Kの高温円盤が存在するという新たなモデルに基づくことが確認されました。外側の円盤は中心星から0.115auの距離に位置し、高温の内側円盤は0.0056auと近接しています。この内側の円盤は中心星への物質供給源として機能しています。

内側の円盤における温度は、非晶質のケイ酸塩が結晶化する温度に相当し、赤色矮星のロッシュ限界に関連していることから、微惑星が崩壊して構成されている可能性が高いです。外側の円盤は、B型からK型主系列星にかけて見られるダスト帯に似ており、一般的に190Kほどの温度で氷を含む微惑星から昇華したダストで構成されていると考えられています。

また、ALMAの観測では、約20Kの低温の構造も確認されており、これに基づいて研究者たちはダストの質量が約0.057±0.006 M☉であると推定しています。この質量は年齢の異なる他の恒星と比較しても非常に興味深い結果を示しています。

円盤の構成物質の性質に関する一つの仮説は、一酸化炭素が失われた後に、微惑星が成長し、再びダストに戻ったシナリオです。円盤内の物質は中心星の光を時折遮る観察データもあり、動的な環境の変化を示唆しています。

ピーターパンディスク

J0808と同じく、比較的古い運動星団に属しながら、未熟な性質を持つ恒星や褐色矮星と呼ばれる天体も他に存在しています。その中でも、地球の近くに位置する運動星団に属し、古い低質量降着円盤を持つものは「ピーターパンディスク」として知られ、研究者の注目を集めています。

このような特殊な性質を持つWISE J080822.18-644357.3は、デブリ円盤の進化やそれに関連する天体の理解の深化に寄与する貴重な天体として、更なる研究が期待されています。

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