ABCら,分光で未開拓の低温度星の化学組成を解明

アストロバイオロジーセンター(ABC)らの国際研究グループは,すばる望遠鏡の近赤外線高分散分光器「IRD」を用いた惑星探索プロジェクト(IRD-SSP)のデータを利用して,低温度星13個の化学組成を明らかにした(ニュースリリース)。

星を構成する成分のうち鉄やナトリウム,マグネシウムといった各元素がどれくらいの割合で存在するのかといった化学組成は,その恒星の周りに存在するかもしれない惑星(系外惑星)の形成材料にも反映されるほか,その恒星がいつ生まれたかという指標にもなる。

そのため,太陽と同程度の温度の星(F,G,K型星)の化学組成については可視光で分光観測されてきた。一方,M型矮星は可視光で見ると非常に暗いことと,温度が低いために分光データが複雑であることにより,従来の方法では化学組成を測定するのが困難だった。

そこで研究グループは,IRD-SSPで収集される近赤外線スペクトルを利用した独自の方法を開発し,初期サンプルとして13個のM型矮星の化学組成(具体的には水素に対する,ナトリウム,マグネシウム,カリウム,カルシウム,チタン,クロム,マンガン,鉄,ストロンチウムの存在量の比(割合))を測定した。

IRDは可視光よりも近赤外線で明るいM型矮星の観測に最適化された装置。さらに,世界最大級のすばる望遠鏡の大口径は特に暗いM型矮星を調べることを可能とした。惑星探索のためには同じM型矮星を複数回,時期を変えて観測するため,それらのデータを合わせて利用することで1度きりの観測よりも高品質なデータが得られた。

測定の結果,今回の13個のM型矮星は太陽の近くのF,G,K型星と似た化学組成を持つことがわかった。また,ヨーロッパ宇宙機関のガイア衛星のデータを組み合わせることで銀河系内での動きを調べたところ,特に金属量が少ないM型矮星ほど太陽とは異なる運動をしている傾向が示唆された。この傾向はF,G,K型星でも知られており,銀河系の化学進化を反映していると考えられるという。

今回のターゲットの中には「バーナード星」とよばれる有名なM型矮星も含まれている。この星は銀河系内でも比較的古いタイプの恒星であることを示す複数の証拠が報告されているが,この観測によって初めて得られた詳細な化学組成測定の結果もそれに矛盾しなかった。

これは,惑星発見に先立ってM型矮星自身の特徴を明らかにしたもので,IRD-SSPのデータを用いた初めての成果。研究グループは,太陽系の近くに存在するM型矮星がどのような星たちなのか,初めて明らかになることが期待されるとしている。

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