ソーラーアナログ

ソーラーアナログは、太陽に似た恒星の分類である。太陽との類似性が高いものをソーラーツイン、比較的低いものをソーラータイプと呼ぶ。

惑星の居住可能性で言及されている適切な恒星系の基準のひとつである。

太陽との類似性

太陽との類似性による3つのカテゴリの定義は天文観測技術の進歩を反映したものである。まず、ソーラータイプの定義が可能となった。ついで計測技術の精度が向上し表面温度等のディティールを高い精度で観測可能になったことでソーラーアナログを定義できるようになり、さらに技術の進歩によって太陽との一致性が非常に高いカテゴリとしてソーラーツインが定義されるようになった。

太陽との類似性は、いくつかの物理量（例えば色指数から読み取れる表面温度）を、唯一表面温度がはっきりしている恒星である太陽と比較することで判定できる。太陽と似ていない恒星についてはクロスチェックが行えない。

ソーラータイプ

広い意味で太陽に似ている恒星である。これらは色指数 (B-V) が0.48から0.80の間にある主系列星である。太陽の色指数 (B-V) は0.65である。

スペクトル型を用いて分類する場合にはF8VからK2Vにある主系列星とする。この場合は色指数 (B-V) は0.5から1.00の範囲となる。

ソーラータイプの恒星は自転速度と彩層活動（カルシウムのH線、K線など）、そしてコロナ活動（X線放射など）に高い相関がある。この相関から、主系列期にあるソーラータイプ恒星の、磁気減速による自転速度低下がその年齢を示す。Mamajek & Hillenbrand (2008) は太陽から16パーセク内に存在する108のソーラータイプ（F8V-K2V）主系列恒星について彩層活動に基づいて（カルシウムのHおよびK線計測により）年齢推定を行った。

下の表は今日の観測に基づく、50光年以内に存在するソーラータイプ恒星のうちソーラーアナログの基準をほぼ満たすもののサンプルである。

ソーラーアナログ

光学観測上、以下の条件を満たす太陽に似ている恒星である。

太陽との表面温度差500K以内（およそ5,200Kから6,300K）。金属量が太陽の50%以上200%以下。太陽系形成時と類似した原始惑星系円盤が形成されるための条件。公転周期10日程度、あるいはそれ以下の近接伴星が存在しないこと。このような伴星は恒星の活動に影響を与える。 50光年以内のソーラーアナログで、ソーラーツインの条件に当てはまらないもののリストを太陽から近い順で、以下に示す。

ソーラーツイン

下記の条件を満たす、よりいっそう太陽に似ている恒星である。

太陽との表面温度差50K以内（5,720K以上5,830K以下）。金属量が太陽の89-112%（精度± 0.05）。太陽系形成時と非常に類似した原始惑星系円盤が形成されるための条件。伴星を持たないこと（太陽が単独恒星であるため）。太陽との年齢差10億歳以内（35億歳から56億歳）。

ソーラーツインのリストを以下に示す。太陽は比較のために記した。

HD 44594 = HIP 30104
HD 195034 = HIP 100963

潜在的な居住可能性

ソーラーツインには「居住可能な星」と言う意味もある。光度変化、質量、年齢、金属量、近接伴星の有無においてこれらの特性を持つ恒星は地球に似た惑星を持つ可能性が信じられている

30億歳以上であること
主系列星であること
変光星でないこと
地球型惑星が存在する可能性があること
動的に安定なハビタブルゾーンがあること

30億歳以上と言う条件は、高温限度であるF型主系列星の質量上限によって定まる。これらの恒星は主系列の末期には太陽より2.5等級上、8.55倍の輝度となる。

輝度変化は1%以内であることが求められているが、有効データの限界により実際的な限度は3%以内となっている。楕円軌道を持つ伴星による、ハビタブルゾーンでの輻射量変動についても関心がもたれている。

3つ以上の複数の恒星を持つ星系においては地球型惑星は長期安定軌道を持たない。ハビタブルゾーンに安定軌道があるのは、広く離れた連星の片方を巡る場合と、近接連星を巡る周連星軌道の場合である。エキセントリック・プラネットはハビタブルゾーンの惑星軌道を破壊する。

地球型惑星が形成されるためには金属量81%以上が必要となる。金属量が高いとホット・ジュピターが形成されるが、ホット・ジュピターが恒星に落下した後でも地球型惑星は形成されうること、またハビタブルゾーンにガス惑星が存在する場合には地球型衛星が存在しうるために、絶対的な上限はない。

参考文献

深く知りたい人向け

G. W. Lockwood & B. A. Skiff (1997). “The Photometric Variability of Sun-like Stars: Observations and Results, 1984—1995” (abstract). The Astrophysical Journal 485: 789–811. doi:10.1086/304453. http://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/304453 2008年2月26日閲覧。.
G. Porto de Mello, R. da Silva, & L. da Silva (2000). “A Survey of Solar Twin Stars within 50 Parsecs of the Sun”. Bioastronomy 99: A New Era in the Search for Life. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2000ASPC..213...73P/abstract 2008年2月26日閲覧。.
M. C. Turnbull & J. C. Tarter (2003). “Target Selection for SETI. II. Tycho‐2 Dwarfs, Old Open Clusters, and the Nearest 100 Stars” (abstract). The Astrophysical Journal Supplement Series 149: 423–436. doi:10.1086/379320. http://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/379320 2008年2月26日閲覧。.
J. C. Hall & G. W. Lockwood (2004). “The Chromospheric Activity and Variability of Cycling and Flat Activity Solar-Analog Stars” (abstract). The Astrophysical Journal 614: 942–946. doi:10.1086/423926. http://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/423926 2008年2月26日閲覧。.

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ソーラーツイン

潜在的な居住可能性

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関連項目