「通常の」太陽系とは正確には何ですか？過去に考えたことがあると思っていたとしても、今は間違いです。そしてケンブリッジ大学で天文学者が率いる新しい研究はこの事実を補強しました。新しい研究では、CIタウと呼ばれる非常に若い星を周回している、私たち自身の木星と土星に似た4つのガス巨大惑星が見つかりました。そして、惑星の1つは、最も内側の惑星よりも星から1000倍以上離れた極端な軌道を持っています。
CIタウは、約500光年離れた「恒星保育園」と呼ばれる銀河の非常に活発な部分にあります。わずか200万歳で、CIタウは星の面で単なる幼児です。私たち自身の太陽は、約50億年前のものであり、さらに50億を費やしています。そのため、CIタウは、そのタイプのガスジャイアントを持つには若すぎます。またはそう考えました。
太陽系形成の私たちの最良のモデルは星雲仮説と呼ばれ、次のようになります。ガスとダストの渦巻く雲が成長し、星に崩壊して融合が始まるまで密度が増します。この新たに形成された星の周りで、ガスと塵の残りは原始惑星系円盤として渦を巻き続けます。時間が経つにつれて、この問題は凝集して他の惑星、月、小惑星を形成し、原始惑星系円盤はなくなります。これは、物事がどのように進むかについての非常に簡単な説明です。
しかし、この惑星形成のプロセスには長い時間がかかると考えられています。私たちの太陽のような星はわずか100万年で形成されますが、ガスの惑星が形成されるまでには10〜1億年かかり、地球の惑星はさらに長くかかります。
「土星の質量惑星は、最初に固体のコアを蓄積し、次に上部にガスの層を引き込むことによって形成されるはずですが、これらのプロセスは、星から遠く離れていると非常に遅いはずです。ほとんどのモデルは、この距離でこの質量の惑星を作るのに苦労します。」 –研究主任著者、ケンブリッジ大学天文学研究所、キャシー・クラーク教授。
CIタウが天文学者の目に留まったのはこれが初めてではありません。 2016年、天文学者は星を周回する熱い木星を発見しました。これは、これらの焼けるように暑いガスの巨人の1人を持っている若い年齢の最初の星になりました。ホットジュピターは、私たち自身のジュピターと同じ質量範囲のガスジャイアントですが、星に非常に接近して非常に高温になっているものです。ホットジュピターはどのようにして「その場」で、または星に非常に近い形で形成できるのかわからないため、困惑しています。天文学者は、これらのタイプの惑星が星からより遠くに形成されて移動すると考えています。これがわずか200万年でどうして起こるのでしょうか。
この新しい研究では、ケンブリッジ大学が率いる研究者チームがCIタウに再び目を向けました。彼らは、Atacama Large Millimeter / submillimeter Array（ALMA）を使用して、CI Tauシステムで熱い木星の兄弟を検索しました。彼らが見つけたものは、システムの謎を増しただけです。彼らは星を周回する他の3つのガス巨人を発見しました、そしてそれらの1つは最も内側の惑星、前述の熱い木星よりも星から1000倍遠く離れた遠い軌道をたどります。論文によると、これは「…この時代にこれまでに検出された系外惑星の最も巨大な集団」です。では、これはどういう意味ですか？
「CIタウで見られる極端な惑星の構造が熱い木星システムで一般的であるかどうかを言うことは現在不可能です...」–ケンブリッジ大学天文学研究所、キャシークラーク教授
今のところ、わかりません。星の約1％が熱い木星をホストしていますが、知られているほとんどの熱い木星はCIタウより数百倍古いです。私たちの知る限りでは、星ができる前に惑星を形成することはできません。天文学者はこのシステムで何が起こったのかをどのように説明できますか？
「CIタウで見られる極端な惑星構造が熱い木星システムで一般的であるかどうかを言うことは現在不可能です。なぜなら、これらの兄弟惑星が原始惑星系円盤への影響を通じて検出された方法は、もはやない古いシステムでは機能しないためです。研究の最初の著者であるケンブリッジ研究所の天文学研究所のキャシー・クラーク教授は言った。
天文学者のチームをキャリア全体で忙しくするのに十分な質問があります。研究者によると、兄弟惑星が最も内側の惑星を超接近軌道に追い込むのに果たした役割があるとすれば、その役割は不明です。このシステムで機能しているメカニズムが、一般的に高温の木星を作るメカニズムと同じであるかどうかも不明です。そしてさらに謎は、外側の2つの惑星がどのようにして形成されたかです。
「惑星形成モデルは、すでに観測されているタイプの惑星を作ることができることに重点を置く傾向があるため、新しい発見は必ずしもモデルに適合しない」とクラークは述べた。 「土星の質量惑星は、最初に固体のコアを蓄積し、次に上部にガスの層を引き込むことによって形成されるはずですが、これらのプロセスは、星から遠く離れていると非常に遅いはずです。ほとんどのモデルは、この距離でこの質量の惑星を作るのに苦労します。」
もちろん、これが科学を魅力的で効果的なものにしている理由です。天文学者は何かを観察し、それを説明するモデルを作成します。それから彼らは観察し続け、いくつかの発見はモデルを強化し、いくつかはそれに挑戦します。したがって、モデルは更新され続け、時間の経過とともに、観測のサンプルがますます大きくなります。
天文学者たちはこのシステムを研究し続け、これらの謎のいくつかを解明しようとするでしょう。アルマ望遠鏡は原始惑星系円盤の研究に革命を起こしました、そして将来の研究は間違いなく再びアルマ望遠鏡に大きく依存するでしょう。それは、原始惑星系円盤の内部に形成されている惑星を画像化する力を持っています。
アルマ望遠鏡が目にすることに驚かれる準備をしてください。再び。
- ケンブリッジ大学のプレスリリース：「若い星の周りの巨大惑星が惑星の形成方法について疑問を投げかける」
- 研究論文：「CIタウ原始惑星系円盤の高解像度ミリ波イメージング：0.1から100 auまでの原始惑星の大規模な集団」
- ライス大学のプレスリリース：「天文学者は非常に若い星の周りに巨大な惑星を見つける」
- ウィキペディアのページ：星雲仮説
