褐色矮星を語る。

褐色矮星とは

安定して光り輝く恒星を主系列星という。
主系列星のエネルギー源は核融合反応だ。
核融合反応が安定的に継続しているから主系列星でいられるのだ。

恒星は暗黒星雲から誕生する。
ガスが重力で集まり、中心部の圧力と温度が高まると、核融合反応が起きる。
こうして熱が発生し恒星が誕生する。

ところが、集まったガスが少ないと中心部の圧力と温度が高くならない。
この場合、この星は核融合反応が起こらず、主系列星にはなれないのだ。
これが褐色矮星である。
褐色矮星は、ガスが必要量に達しなかったために光ることができなかったのだ。

褐色矮星は、主系列星になりそこなった天体なのである。
核融合を起こさないでの自ら輝くことができない星だ。
褐色矮星は、輝くことのできない、単なるガスの塊の星なのだ。

褐色矮星は可視光(目に見える光)を出してはいないが、赤外線は放射している。

最初にガスが集まるときに熱が発生する。
この熱は褐色矮星の内部に蓄積されている。

内部に蓄積された熱のため、褐色矮星の表面は1000度～2000度の温度になる。
褐色矮星は、この温度に応じた赤外線を出しているのである。

褐色矮星の表面温度は、単なる余熱である。
自分で熱を生成しているのではない。
このため、褐色矮星は早々と冷却していく運命にある。

巨大な星よりも、小型の星の方が、多く誕生する。
褐色矮星は低質量なため、宇宙では大量に誕生していると考えられている。
ただし、たくさん存在していたとしても、可視光を放たないので発見しにくいのだ。

褐色矮星は自前でエネルギーを生成しない。
しかし、誕生まもないころの褐色矮星は、ごく短い期間、重水素で核融合反応を起こす。

普通の水素よりも、中性子が多い水素を重水素という。
重水素は、水素にくらべ、低い圧力でも核融合反応を起こすことができる。
このため、質量の小さい褐色矮星の内部でも、重水素による核融合反応は起こるのだ。

ところが、普通の水素よりも重水素の量は少ない。
褐色矮星の内部で、せかっく重水素による核融合反応が起こっても、すぐに重水素を使い果たし、反応が停止してしまうのだ。
当然、普通の水素で核融合反応を起こすほどの質量はないので、そのまま赤外線を放って冷却していくのである。

褐色矮星にもフレアや磁気があることが確認されている。
ろ座の褐色矮星LP 944-20が放つフレアをチャンドラX線観測衛星が捉えたのだ。

褐色矮星の質量は、木星の13倍から80倍程度である。
このうち、50-80倍の範囲にある褐色矮星をL型褐色矮星、50倍未満をT型褐色矮星という。

大きめの褐色矮星と小さめの赤色矮星を区別する方法として、リチウムの検出がある。
リチウムは核融合によってヘリウムへと変換される。
赤色矮星は核融合を起こすのでリチウムが検出されれば、褐色矮星である。

近年では、褐色矮星と巨大惑星に本質的な違いはなく、境界はないという説が出てきている。

インディアン座εは、主系列星である。
この星から、1500天文単位の距離を二つの褐色矮星BaとBbが公転している。
褐色矮星BaとBbは、互いに共通重心の周りを回転しながら、インディアン座εの周囲を公転しているのだ。

太陽系から16.2光年の距離にある褐色矮星である。

明るさは太陽の6600万分の1しかない。
非常に暗い星で、絶対等級は24.4等である。

最初に発見された褐色矮星である。
L型褐色矮星に分類される。

くじゃく座にある褐色矮星である。
赤色矮星と連星をなしている。
木星質量の50倍と見積もられている。

銀河の回転や、銀河団の運動を調査すると、理論的に予測した以上に銀河が重いことが分かる。
まるで、目に見えない錘(おもり)を付けて運動しているようなのだ。

実際に観測できる物質と、理論的に見積もられる物質の量には大きな違いがある。
この違いが、見えない錘として振舞っているのである。
宇宙には光で観測できない物質が多く存在すると考えられている。

このような見えない質量をダークマター、または暗黒物質という。
ダークマターの正体は分かっていない。

ダークマターは重さ(質量)はあるが、光で見えない物質と考えられている。
このため、冷却後の褐色矮星が、ダークマターの正体ではないかという説もある。

褐色矮星は、太陽系に近くにも大量に存在すると予測されている。
しかし、低温なため、電波や可視光を放たず発見が難しい。
そこで期待されているのが、高感度の赤外線宇宙望遠鏡である。

NASAが、2009年11月に打ち上げを計画しているWISEは、かつてない感度を持つ赤外線宇宙望遠鏡である。
WISEは、全天をスキャンして赤外線源をマッピングする。
多くの褐色矮星が発見されると期待されている。

矮星には次のような種類がある。