Yドワーフ

スペクトル型Yの天体（Y矮星とも呼ばれる）は、褐色矮星または自由浮遊惑星質量天体のいずれかである。その温度は約500ケルビン（227°C、440°F）以下であり、 T型矮星よりも低温である。^{[1] [2] Y型矮星は、巨大惑星で}ある木星と比較すると、同様のスペクトルを有する。^[3]

L型矮星とT型矮星のスペクトルクラスが定義されたとき、Yという文字が追加のスペクトルクラスとして利用可能であると言及された。^{[4] 2000年代初頭には、「T型矮星を超える」天体が存在し、これらの天体がT型矮星と}太陽系の巨大惑星の間の橋渡しとなることがすでに理論化されていた。WISE、スピッツァー、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による観測と発見が期待されていた。このような低温天体のモデル化では、約500 Kでナトリウム（Na D）とカリウム（KI）の特徴が消え、約400～500 Kで水の雲が出現すると予測された。アンモニアの雲は、約160 K以下で存在すると予測された。^{[5]これらの雲の形成は}、スダルスキーのガス巨星分類で以前に理論化されていた。^[6]

2010年と2011年にいくつかの候補が提案された後、^{[7] [8] [9]} WISEによってより大規模なY型矮星のサンプルが発見され、UGPS 0722-05をT9標準、WISE 1738+2732をY0標準としてY型矮星のスペクトル型が確立されました。^{[1] [2]重要な発見は}WISE J0855−0714の発見であり、これは現在でも発見された中で最も冷たく最も近いY型矮星です。^[10]この星の温度は285 K (12 °C; 53 °F)で、最も新しいスペクトル型はY4です。^[11]

Y型矮星は、深いメタン（CH ₄）と水蒸気（H ₂ O）のバンドと、T9標準よりも狭いJバンドのピークによって特徴付けられる。Jバンドのピークは、T8よりも後のスペクトル型ではより狭くなる。初期の観測では、近赤外線スペクトルにアンモニア（NH _{3 ）の証拠も示された。} ^{[1] [2]} JWSTによる最新の観測では、Y型矮星の大気中にCH ₄、H ₂ O、NH ₃、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO _{2 ）が検出されている。}ホスフィン（PH ₃）は、存在すると予測されていたにもかかわらず、大気中には存在しない。^{[12] [13]} JWSTの観測では、モデルがT型およびY型矮星後期のCO ₂の豊富さを過小予測し、PH _{3 を}過大予測することが示された。 PH ₃が欠落している理由として提案されているのは、それがリン酸二水素アンモニウム（NH ₄ H ₂ PO ₄）の雲に凝縮すること、リンの化学についての理解が不十分であること、または大気の混合が異なることである。CO ₂が過剰であることは、COの化学に対するCO _{2 の}化学についての理解が深まれば説明がつく。 ^[14] CH ₄、H ₂ O、およびNH _3の吸収特性は、温度が低いほど深くなる。5 μmのピークはそのような相関関係を示さず、むしろ大きな多様性を示している。この領域は、COやCO ₂など、発生源によって大きく異なる複数の分子の影響を受けています。このばらつきの理由は、表面重力の違い、または金属量の違いによるものと考えられる。^{[13] [15]} CO2_はT型矮星からY型矮星にかけてわずかに減少することが確認されているが、COは減少していない。^[15] 硫化水素（_{H2S ）はT型矮星とY型矮星のスペクトルフィッティングを改善するために使用される。現在、 H2S}が検出されているY型矮星はWISE 1828+26とWISE 0359−5401のみである。^[16]

通常、褐色矮星は圧力と温度（P-T）プロファイルが断熱形式であり、圧力と温度が深さとともに増加することを意味します。JWST の分光法と測光法によると、Y 型矮星の P-T プロファイルは標準的な断熱形式ではないことが示唆されています。つまり、大気の上層の温度は高く、下層の温度は低いということです。これは、これらの孤立した天体の急速な回転によって説明されます。急速な回転は、力学、熱、化学変化をもたらし、下層大気から上層大気への熱の対流輸送を妨げます。この異なる P-T プロファイルは、スペクトルの形状に影響を与え、Y 型矮星の大気中の炭素および窒素含有分子の組成に影響を与えます。^[17]

2000年代初頭から、Y型矮星には水雲が存在すると理論づけられてきた。^{[6] [5]しかし、Y型矮星には、}硫化物、塩化カリウム（KCl）、おそらくリン酸二水素アンモニウム（NH ₄ H ₂ PO ₄ ）などの他の凝縮物でできた雲もある可能性が高い。これらの雲は、より低温のY型矮星では水雲の下に存在するはずである。^[18]一部のY型矮星は水雲を形成するには温度が高すぎる可能性が高いが、他の観測可能な雲を持っている可能性はある。^[19]最初に発見された変光星Y型矮星はWISE 1405+5534（Y0）であり、その変動は単一の明るい点でモデル化されている。^[20]もう一つの変光星Y型矮星はWISE 1738+2732（Y0）であり、その変動はKClと硫化ナトリウム（Na ₂ S）の雲がまだら状の雲に分解することで説明される。^{[19] WISE 0855−0714（Y4）には}水氷雲が存在すると疑われており、大きな振幅の変動が生じるはずです。4～5％の比較的小さな変動を示していますが、これは両半球の雲量が似ていることを意味している可能性があります。^[21]

現在、Y型矮星には「特異な」または「異常な」を意味する接尾辞pecのみが存在する。他のY型矮星とは異なるWISE 1639−6847 (Y0pec) のYバンドピークとYJカラーなど、スペクトル上の特異性はすべてこの方法で示される。 ^[22]場合によっては、この特異性は太陽以外の金属量または異常な表面重力で説明される。一例はCWISE J1055+5443で、研究者らは、おそらく年齢が若いため、低重力モデルがスペクトルにより適合することを発見した。^[23] JWSTの観測により、炭素含有分子の異常なスペクトル特性を持つ2つのY型矮星が発見された。CWISEP J1047+54は、異常に強いCOとCO ₂を示し、おそらく弱いCH4を示した。^[13]同様の強い CO および CO ₂吸収特性がWISE J1206+8401でも発見されました。^[15] 一方、WISE J0535−75では CO ₂は確認できず、 CO もほとんど検出されませんでしたが、同様の温度の Y 型矮星と比較してNH ₃吸収が強くなっていました。 ^{[13] JWST でのもう 1 つの注目すべきスペクトルの発見は、} CWISEP J1935-1546でのメタンの放出であり、これはオーロラの存在と解釈されています。^{[24] Y 型準}矮星と疑われる最初の 1 つはWISEA J1534−1043で、異常な青色を示しています。ただし、この仮説を確認するには分光観測が必要です。^[25]

Y型矮星の質量は3～29 M _Jと推定されていますが、通常は21 M _J未満です。この点で、Y型矮星は大質量太陽系外惑星に似ています。^{[26] [27] [28]}

白色矮星と共に動くY型矮星はWD 0806−661 Bという1つだけであることが確認されている。^[29]惑星程度の質量ではあるものの、ロドリゲスらは、惑星と同じように形成された可能性は低いと示唆している。^[8]さらに、主系列星を周回するT/Y型の伴星ロス19Bがある。 ^[30]温度が500 K未満の太陽系外惑星（候補）の小さなサンプルが存在し、将来、分光学的にY型矮星であることが確認される可能性がある。これらの太陽系外惑星は、イプシロン・インディAb（275 K）、^[31] WD 1202–232b、WD 2105–82b（いずれも低温）、^[32] GALEX J071816.4+373139b（400 K）、^[33] WD 0310–688b（248+84
−61K）。^[34]

後期T型矮星主星とY型矮星副星からなる連星は、Y型矮星の初期の発見中にCFBDS J1458+10が発見されて以来知られています。 ^[9]他にはWISEPC J1217+1626 ^[35]やWISE J0146+4234などがあります。^{[36]最初のY+Y連星は}WISE J0336−0143で、2023年にJWSTによって発見されました。^[37]

Y 型矮星の発見のタイムライン:

• 2010年4月: 新たに発見された2つの超低温亜褐色矮星（UGPS 0722-05とSDWFS 1433+35）がスペクトルクラスY0のプロトタイプとして提案されました。^[7]

• 2011年2月：ルーマンらは、近くの白色矮星の伴星である褐色矮星WD 0806−661 Bを発見したと報告した。この星の温度は約300 K（27 °C; 80 °F）、質量は7  M _Jである。^[29]

• 2011年2月: その後まもなく、Liuらは、別の非常に低質量の褐色矮星を周回する「非常に冷たい」(約370 K (97 °C; 206 °F))褐色矮星に関する論文を発表し、「その低い光度、非典型的な色、そして低温を考慮すると、CFBDS J1458+10Bは、仮説上のYスペクトルクラスの有望な候補である」と指摘した。^[9]

• 2011年8月: NASAの広域赤外線探査衛星（WISE）のデータを使用した科学者らは、温度が25℃（298 K; 77 ℉）と低いY型矮星と分類される6つの天体を発見した。^{[38] [39]}これらは2つの論文で発表された。^{[1] [2]}

• 2012年7月: 7つの新しいY型矮星が発見され、確認されたY型矮星の総数は14となった。^{[40] [41]} Y型矮星の1つであるWISE 1828+2650は、2011年8月時点で最も冷たい褐色矮星の記録保持者であった。このタイプの天体は可視光を全く放射せず、恒星というよりも浮遊する惑星に似ている。WISE 1828+2650の大気温度は当初、300 K (27 °C; 80 °F) 未満と推定されていた。^[42]その後、その温度は修正され、新しい推定では250～400 K (-23～127 °C; -10～260 °F) の範囲となっている。^[43]

• 2012年11月：WISE J1639−6847が発見された。2024年2月時点で、地球に2番目に近いY型矮星として知られている。^[44]

• 2014年4月：WISE 0855−0714が発表され、温度プロファイルは225～260 K（-48～-13 °C、-55～8 °F）で、質量は3～10  M _Jと推定された。^[10]また、観測された視差が太陽系から7.2±0.7光年に近い距離を意味していた点でも異例であった。

• 2014年5月: Y型矮星WISE J2209+2711が発表された。^[45]

• 2014年11月: WISEA J1141−3326はY型矮星であると推定され^[46]、後に確認された。^[47]

• 2015年4月: T+Y型矮小連星WISE J0146+4234 ABが発見された。^[48]

• 2015年5月: ハッブル宇宙望遠鏡によって3つのY型矮星が発見され、確認されたY型矮星の総数は21となった。^[49]

• 2018年6月：WISEA J0302−5817がY型矮星として発表され、WISEA J1141−3326がY型矮星として確認された。^[47]

• 2019年8月: CatWISEカタログの検索により、最も冷たい褐色矮星の一つであるCWISEP J1935-1546が発見されました。推定温度は270～360 K (-3～87 °C; 26～188 °F)です。 ^[50] 2023年には、CWISEP J1935-1546がオーロラによるメタン放出を起こしたことが発表されました。^[51]

• 2020年1月：2020年1月、Backyard Worldsプロジェクトの市民科学者によって最初に発見されたWISE J0830+2837の発見が、アメリカ天文学会の第235回会議で発表されました。このY型矮星は太陽系から36.5光年離れており、温度は約350 K（77 °C; 170 °F）です。^[52]

• 2020年2月：CatWISEカタログは、NASAのWISEとNEOWISEの調査を統合したものです。^[53]これにより、暗い源の数が増え、Y型矮星を含む最も暗い褐色矮星を見つけるのに使用されました。CatWISEの研究者によって17個のY型矮星候補が発見されました。スピッツァー宇宙望遠鏡による最初の色は、 CW1446が最も赤く冷たいY型矮星の1つであることを示しました。^[54]スピッツァーによる追加データでは、CW1446は5番目に赤い褐色矮星であり、温度は約310〜360 K（37〜87°C、98〜188°F）、距離は約10パーセクであることが示されました。^[55]

• 2020年8月: Backyard Worldsプロジェクトを通じて5つのY型矮星候補が発見された。^[56]

• 2021年4月: CatWISEチームとBackyard Worldsチームが共同論文で新しいY型矮星候補を発表しました。^[57]

• 2021年8月: T/Y境界付近のM型矮星を周回する古い天体ロス19Bが、バックヤードワールドチームによって発見されました。 ^[30]

• 2023年4月: WISE J0336−0143がJWSTによってY型矮星連星であることが確認された。^[58] B型連星は、2023年12月時点で確認されているY型矮星の中で最も低温の星の一つであり、推定温度は246～404 K（-27～131 °C、-17～268 °F）である。^[59]

• 2023年11月：以前はT型矮星として分類されていたCWISE J1055+5443が、近傍のY型矮星であることが確認された。^[60]

• 2023年12月: 3つの新たなY型矮星候補が発表された。^[59]確認されたY型矮星の総数は27であり、2024年2月時点でさらに30のY型矮星候補が存在していた。