天文学者たちは、若い太陽系外惑星の周囲に、月を形成する物質のリングらしきものを初めて発見し、その発見を木曜日に発表した論文で説明した。
400光年離れた恒星を周回するPDS 70cは、木星に似た異次元のガス巨星であり、惑星観測者にとって特に興味深い存在です。他の多くの確認済みの太陽系外惑星とは異なり、PDS 70cとその隣のPDS 70bはまだ完全に成長していません。そのため、それぞれ2018年と2019年に発見されたとき、研究者が原始惑星を直接撮影できたのはこれが初めてでした。
最新の観測により、PDS 70c にはもう一つの天文学上の宝石が隠されていることが確認された。それは、衛星がゆっくりと形作られているガスと塵の雲に囲まれているということだ。
「我々の研究は、衛星が形成されている可能性のある円盤を明確に検出した」と論文の第一著者でフランス・グルノーブル大学の研究者ミリアム・ベニスティ氏は述べた。
左：ALMA望遠鏡が撮影した、中心星PDS 70を取り巻く恒星系の画像。明るいリングは、惑星PDS 70bとPDS 70cが形成されている場所です。右：明るい点のクローズアップ：PDS 70cの周りの衛星形成円盤。画像提供：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al. クリックして拡大
2019年、ベニスティ氏とその同僚たちは、太陽系外惑星の周囲に周惑星円盤のぼんやりとした輪郭を垣間見たのではないかと考えていました。そして今、チリの砂漠にあるアルマ望遠鏡でそれをより鮮明に観測できたことで、その確信に至りました。
「アルマ望遠鏡による観測は非常に優れた解像度で得られたため、円盤が惑星と関連していることをはっきりと特定でき、その大きさを初めて制限することができました」と彼女は語った。
月形成円盤の直径は太陽から地球までの距離とほぼ同じで、月の大きさの衛星を最大3つ形成できるだけの質量を持っています。しかし、PDS 70cを最終的に何個の衛星が周回するかは不明です。
天文学者たちは、衛星は惑星と同様の仕組みで形成されると考えています。ガスや塵の粒子が衝突して集まり、集積円盤を形成し、その大きさは着実に大きくなります。惑星が誕生するいわゆる恒星周円盤の証拠は恒星の周囲で確認されていますが、衛星が誕生する惑星周円盤はほとんど観測されていません。
「これらの観測は、周惑星円盤の存在を真に確認できた初めての観測です。今まで、周惑星円盤の存在を決定的に証明するものはありませんでした」とハーバード・スミソニアン天体物理学センター研究員で共著者のリチャード・ティーグ氏はエル・レグ紙に語った。
「さらに、円盤の大きさと質量を測定することで、内部構造やこの円盤が衛星を形成する可能性に関する手がかりを得ることができます。さらに、恒星周円盤に関する素晴らしいデータが得られているため、これらすべての制約をより広い恒星周円盤の文脈に当てはめ、理論上周惑星円盤が形成される可能性が最も高いと予測される環境と類似しているかどうかを解明することができます。」
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研究者たちは、PDS 70cとPDS 70bの両方の太陽系外惑星が、衛星の形成に必要な条件を研究するのに適した環境を提供していると考えている。
「この系における大きな謎の一つは、2つの惑星の違いです。どちらの惑星も近赤外線で検出されていますが、PDS 70cだけが周囲に明確な惑星周回円盤を持っているようです。私たちは、この2つの惑星の違いをより深く理解したいと考えています」とティーグ氏は付け加えた。
例えば、PDS 70cはPDS 70bの物質を飢えさせているのでしょうか？PDS 70bが生まれる前に、PDS 70cが恒星周円盤からすべての物質を吸収している可能性はあるでしょうか？衛星形成円盤の一例を研究する機会を得られたことは素晴らしいことですが、[この惑星系]は2つの円盤とその相互作用を研究できるという点で他に類を見ません。®
