木星並みの質量を持つ系外衛星候補、惑星ではなく褐色矮星を周回

南天のハト座にある褐色矮星が一定のリズムで前後に揺れ動いている。その最有力の説明は、少なくとも木星と同程度の質量を持つ天体がその周囲を回っているというものだ。この信号が検証に耐えれば、この伴天体は太陽系外で初めて確かな信頼度をもって検出された天然衛星となる。天文学者たちが何十年にもわたり追い求めながら、これまで成功してこなかった成果である。

ただし、私たちが知る月らしい特徴はほとんどない。この天体が回っているのは惑星ではなく、惑星になるには重すぎる一方、太陽のように水素を燃やすには小さすぎる「失敗した恒星」、すなわち褐色矮星だ。そしてその褐色矮星自体が小さな赤色星を周回している。この発見を担ったチームは、チリの欧州南天天文台（ESO）に所属する博士課程学生ケビン・ホイ（Kevin Hoy）が率いており、この天体を「系外衛星」と呼ぶ。同時に、用語そのものが状況に追いついていないことも認めている。

「この系は、『惑星』や『月』といった太陽系に基づく言葉では、いささか定義しにくいものです」とホイはESOの発表で述べた。「この系外衛星は明らかに惑星と呼べるほどの質量を持っていますが、恒星を周回しているわけではありません。ただし、恒星を周回する天体を回っています。この系における三番目の存在であることから、私たちはこれを月と呼びたくなります。たとえ、それが私たちの系にある小さな岩石質の月とはまったく異なるものだとしてもです。」

主星CD-35 2722は地球から約73光年の距離にあり、質量は太陽のおよそ半分である。その褐色矮星の伴天体はCD-35 2722 Bとしてカタログ化されており、木星のおよそ37倍の質量を持つ。今回報告された衛星の最小質量は木星の約0.9倍で、褐色矮星を約170日ごとに一周する。

揺らぎが隠れた月の存在をどう明かしたのか

この衛星を直接見た者はいない。チームが観測したのは、その重力である。伴天体が軌道を回ると、褐色矮星をわずかに地球側へ引き寄せ、その後は遠ざける。この運動によって褐色矮星のスペクトル線は微小ながら測定可能な量だけずれる。これは視線速度法であり、太陽に似た恒星の周りで見つかった最初の惑星、51 Pegasi bを明らかにしたのと同じ手法だ。

測定には、チリ・アタカマ砂漠のパラナルにあるESOの超大型望遠鏡（VLT）に搭載された高分解能赤外線分光器CRIRES+が用いられた。赤外線はこの観測に適した波長域である。褐色矮星は低温で暗く、放射する光の大半は赤外線波長にあるからだ。また、CD-35 2722 Bは地球と太陽の距離の約67倍も主星から離れているため、望遠鏡は恒星のまぶしい光に埋もれることなく、褐色矮星の光を分離できる。

天文学者たちは2年以上にわたり26回の視線速度測定を集め、褐色矮星が2つの衛星を持つ場合を含む複数のモデルと照合した。その結果、170日周期の軌道を持つ単一の伴天体が最もよく一致した。若く、自ら光る巨大天体のスペクトルを通じて月を探すという戦略は、現在ハーバード大学の天文学者であるアンドリュー・ヴァンダーバーグ（Andrew Vanderburg）が共著した論文で数年前に提案されていた。「この手法がこれほど необыな天体を明らかにするとは、まったく想像していませんでした！」とヴァンダーバーグは、アメリカ地球物理学連合（AGU）のニュース誌Eosに語った。

なぜこれまで系外衛星は確認されてこなかったのか

他の恒星の周りでは6,000個を超える惑星が見つかっているが、その月はなお観測の手が届かない。月は小さく暗く、惑星と恒星の双方の強い光の中に埋もれてしまう。Kepler-1625bを回る海王星サイズの月として提案された候補など、過去の候補は宇宙望遠鏡が記録した恒星光のごく小さな減光に基づくもので、追跡解析ではその月が実在するかどうかについて、現在も結論が分かれている。

クエンティン・クラル（Quentin Kral）率いる別チームは最近、ESOの超大型望遠鏡干渉計（VLTI）を用いてHD 206893系に衛星の兆候を見いだしたが、確固たる検出には至っていない。この経緯が、このチームが自らの主張を慎重に表現する理由である。「どれほど奇異に見えても、この系は真に唯一無二であり、画期的な成果を意味します。すなわち、系外衛星の最初のもっともらしい検出です」と、共著者でディエゴ・ポルタレス大学の「若い系外惑星とその衛星」ミレニアム研究拠点所長を務めるアリス・ズルロ（Alice Zurlo）は述べた。

惑星と呼べるほど重い月

この系の奇妙さは、そのスケールにある。太陽系最大の月であるガニメデは水星より大きいが、質量は木星の1万分の1未満にすぎない。公表された数値によれば、CD-35 2722 Bの周りにある候補天体は、主天体の質量の少なくとも約2％を占める。これは、太陽系の基準でもすでに異例に高い地球と月の質量比のおよそ2倍に当たる。

ズルロはこれを、「それ自体が木星の数倍の質量を持つ、非常に大質量の伴天体を周回する巨大なガス状天体」と表現した。このほどの質量を持つ天体が単独で恒星を周回していれば、単に巨大ガス惑星と呼ばれるだろう。どのように形成されたのかは未解決の問題だ。私たちの月は、若い地球への巨大衝突後に生じた破片から集積した可能性が最も高く、木星の大型衛星は若い惑星の周囲にあったガスと塵の円盤で成長した。しかし、このほど大質量の衛星については、どちらの形成像も検証されていない。

この系が若いことが、測定を可能にしている。CD-35 2722は、およそ1億年前の恒星群であるAB Doradus移動星団に属しているため、褐色矮星は形成時の熱をまだ保っており、精密なスペクトルを得られるほど赤外線で明るく輝いている。

この信号だけでは決着しないこと

この検出は、一連の測定に現れた繰り返し信号に基づいており、視線速度法が示すのは最小質量にすぎない。私たちの視線に対する軌道の傾きは不明なため、実際の質量はより大きい可能性がある。この衛星は撮像されておらず、褐色矮星の前を通過する様子も捉えられていない。

衛星をまったく必要としない説明もあり得る。たとえば、視界に入ったり出たりする黒点や気象現象など、褐色矮星の表面または内部で起きている何らかの現象が、原理的にはスペクトルの規則的なずれを模倣できる可能性がある。ホイはEosに対し、チームは「私たちが見ている信号を再現し得る物理的メカニズムを考えつけない」と語っており、これが衛星を最も可能性の高い説明とみなす理由である。それは強い主張ではあるが、あらゆる代替案を排除したことと同じではない。論文もこの結果を確認ではなく証拠として提示している。

そして呼び名の問題もある。系外月について公式に受け入れられた定義は存在せず、著者らはこの天体が将来的に定まる基準を満たすかどうかも不確かだと指摘する。「おそらく私たちは、CD-35 2722とは完全に異なる太陽系を記述するために考案された言語の限界に近づいているのです」と論文には記されている。

最初の系外月をめぐるよくある質問

系外月とは何か？

系外月とは、太陽系の外にある惑星、または別の天体を周回する天然衛星のことだ。公式に受け入れられた定義はないため、CD-35 2722の発見チームはより広い意味を持つ「系外衛星」という用語を用いている。

系外月はこれまでに確認されたことがあるか？

確実に確認された例はない。Kepler-1625bの周りの候補を含む以前の候補は、依然として議論の対象となっている。褐色矮星CD-35 2722 Bを周回する天体は、発見者らによって系外衛星の最初のもっともらしい検出と説明されており、独立した確認をなお待っている。

褐色矮星とは何か？

褐色矮星は、惑星より重い一方で、本物の恒星のように中心核で水素核融合を維持するには軽すぎる天体である。その大半は木星の質量のおよそ13倍から80倍の間にある。とりわけ若い時期には赤外線でかすかに光り、数十億年をかけてゆっくり冷えていく。

見ることのできない月を、天文学者はどう検出するのか？

その重力を通じてである。衛星の引力は褐色矮星をわずかに地球へ近づけたり遠ざけたりし、そのスペクトル線をずらす。何か月にもわたってそのずれを測定することで、軌道周期と、隠れた伴天体の最小質量が明らかになる。

CD-35 2722はどれほど遠いのか？

この恒星は、南天のハト座で地球から約73光年の距離にある。小さな赤色矮星であり、望遠鏡なしで見るにはあまりに暗い。

次に何が起きるのか

この研究は2026年7月22日にNatureに掲載され、今月になって新たな報道の波を呼んだ。2023年10月から2026年2月にCRIRES+で取得された26本のスペクトルに基づくもので、その手法はヴァンダーバーグらが2018年に提案した月探索戦略を発展させたものだ。褐色矮星そのものは、2011年に報告されたGemini NICI Planet-Finding Campaignの直接撮像で発見された。次の飛躍は、アタカマ砂漠で建設中のESOの欧州超大型望遠鏡（ELT）にかかっている。ESOによれば、口径39メートルの主鏡を備えるこの望遠鏡により、天文学者はより小さな系外月、すなわち私たち自身の太陽系の月にはるかに近い姿をした種類を検出できるようになる。

参考文献：Hoy et al., “Planetary-mass exosatellite detected around the substellar companion of a star,” Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10751-w

タグ: 天文学, ESO, Very Large Telescope, 褐色矮星, CD-35 2722, 系外衛星