第17章星の光を分析するAnalyzing Starlight

An interesting property of brown dwarfs is that they are all about the same radius as Jupiter, regardless of their masses. Amazingly, this covers a range of masses from about 13 to 80 times the mass of Jupiter (M_J). This can make distinguishing a low-mass brown dwarf from a high-mass planet very difficult.

褐色矮星の興味深い性質は、質量によらず、どれも木星とほぼ同じ半径をもつことだ。驚くことに、これは木星の約13〜80倍の質量範囲を覆っている。木星質量はMⱼと表す。このため、小質量の褐色矮星と大質量の惑星を区別するのは非常に難しいことがある。

So, what is the difference between a low-mass brown dwarf and a high-mass planet? The International Astronomical Union considers the distinctive feature to be deuterium fusion. Although brown dwarfs do not sustain regular (proton-proton) hydrogen fusion, they are sometimes capable of fusing deuterium (a rare form of hydrogen with one proton and one neutron in its nucleus). The fusion of deuterium can happen at a lower temperature than the fusion of hydrogen, but the modest supply of deuterium eventually runs out. If an object has enough mass to fuse deuterium (about 13 M_J or 0.012 M_Sun), it is a brown dwarf. Objects with less than 13 M_J do not fuse deuterium and are usually considered planets.

では、小質量の褐色矮星と大質量の惑星の違いは何だろうか。国際天文学連合は、その区別となる特徴を重水素の核融合としている。褐色矮星は通常の水素核融合、すなわち陽子–陽子反応を持続できないが、重水素の核融合はできる場合がある。重水素は、原子核に陽子1個と中性子1個をもつ、珍しい種類の水素である。重水素の核融合は水素の核融合より低温で起きるが、少量しかない重水素は、いずれ尽きる。重水素の核融合ができるだけの質量、約13 Mⱼ、または0.012 M☉をもつ天体は褐色矮星である。13 Mⱼ未満の天体では重水素の核融合は起きず、通常は惑星と考えられる。

The differences in the spectra of stars are principally due to differences in temperature, not composition. The spectra of stars are described in terms of spectral classes. In order of decreasing temperature, these spectral classes are O, B, A, F, G, K, M, L, T, and Y. These are further divided into subclasses numbered from 0 to 9. The classes L, T, and Y have been added recently to describe newly discovered star-like objects—mainly brown dwarfs—that are cooler than M9. Our Sun has spectral type G2.

恒星スペクトルの違いは、主として組成の違いではなく温度の違いによる。恒星のスペクトルはスペクトル型で表され、温度が高い順にO、B、A、F、G、K、M、L、T、Yである。それぞれ、0から9までの番号を付けた亜型にさらに分けられる。L、T、Y型は、M9型より低温の、新しく発見された恒星に似た天体、主に褐色矮星を表すため、最近追加された。太陽のスペクトル型はG2である。