銀河系で6,000個の系外惑星がカタログ化されているが、これまでに確認された系外衛星は一つもない。その空白状態が終わったかもしれない。
チリのディエゴ・ポルターレス大学のKevin Hoy率いる研究チームは、褐色矮星CD-35 2722 Bを周回する惑星質量の天体を検出した。この準恒星天体は地球から約100光年の距離にある。Natureに報告されたこの候補天体は、最小質量が木星質量の0.9倍で、170日ごとに軌道を一周する。
この検出が異例なのは、その手法にある。直接撮像された褐色矮星の視線速度モニタリングである。チームはESOのVLT/CRIRES+分光器を使用して、目に見えない衛星の重力による褐色矮星のスペクトルの微小な変動を測定した。1995年に太陽類似星の周りで初の系外惑星を発見したのと同じ手法が、今度は準恒星ホストに初めて適用された。
「少なくとも一つの周回衛星の周期的信号と思われるものを発見した」と著者らは記している。「この手法がコンパニオン褐色矮星の周りの衛星の証拠をもたらしたのは今回が初めてである。」
この天体は分類スキームの厄介な交差点に位置している。恒星ではなく褐色矮星を周回し、質量は木星とほぼ同程度で、「系外衛星」の正式な定義が一度も書かれたことのないグレーゾーンを占めている。国際天文学連合は太陽系外で何をもって衛星とみなすかの基準を確立しておらず、この発見は用語上の宙ぶらりん状態にある。
「この系外衛星が、現在未定義である系外衛星の基準を満たすかどうかは不確かだが、最初の議論の余地のない検出に向けた顕著な一歩である」と研究者らは指摘する。
褐色矮星は惑星と恒星の境界に位置し、惑星と呼ぶには大きすぎるが、水素核融合を維持するには質量が不十分である。L型矮星のCD-35 2722 Bは、2011年にM型矮星のコンパニオンとして初めて同定された。このような天体への視線速度モニタリングの適用には格別の精度が必要であり、チームは専用のテルーリックモデリングパイプラインを開発した後、赤外線Kバンドで毎秒約3メートルの精度を達成した。
MEGNOカオス指標とREBOUND多体コードを用いた安定性シミュレーションは、一衛星構成が褐色矮星の少なくとも3,000周回にわたって力学的に安定であることを示している。二衛星モデルもテストされたが統計的に支持されず、副次的な14日周期の信号は人為的なものとみられる。
この発見は系外惑星科学に新たなフロンティアを開く。観測機器の向上に伴い、同じ手法はより暗く軽いホストにも拡張可能となり、系外惑星自体の周りの系外衛星の集団を明らかにする可能性がある。今のところ、この分野は最初の信頼できる候補を手にした。
雅子 訳