赤外線天文衛星「あかり」の分光データを用いた褐色矮星大気構造の研究

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本研究の目的は、「あかり」で取得した褐色綾星の2.5-5.0μmの分光データを用いて、『褐色矮星の上層大気における非熱平衡化学組成の普遍性を調査する』とともに、『分子組成を熱平衡状態から逸脱させる物理・化学過程を解明する』ことである。本年度は、新たな大気モデルの導出を目指し、次の通り研究を実施し、成果を得た。当初予定していた研究計画の一つ『上層大気の化学組成比をパラメータサーベイにより見つけ出し新たな大気モデルを導出する』に物理的根拠を加えた解析を行った。褐色綾星の大気モデルUnified Cloudy Model(UCM; Tsuji 2002, 2005)に与えるC、O、FeのHに対する元素存在比(これまでは太陽組成比がモデルに与えられていた)を変化させることにより様々な大気モデルの導出を試みた。その結果、CO_24.2μmの吸収バンド強度の不一致については、「C+O」の元素存在量によって説明可能であることが明確化され左。一方、観測されたCO分子吸収バンド強度に対しては、元素組成比の違いのみでは説明が困難であることがわかった。また、本年度は、当初の研究計画に加え、更に次の解析・議論も行った。「あかり」で観測した褐色矮星の有効温度に対する半径の変化を導出し、理論的に予測される半径と質量および半径と年齢の関係を観測的に初めて確認した。進化理論によると若い褐色矮星の半径は質量と相関する一方で、その年齢が108年程度になると逆相関となり、最終的には質量とは独立に一定の値になることが予想されている。「あかり」で観測した16天体の半径を、モデルフラックスとの強度比と知られている距離から導出し、理論的に示唆されていたこの半径の逆転を初めて観測的に確認した。