いくつかの点で非常に似ている2つの惑星に、どのようにしてそのような異なる密度を持たせることができますか？新しい研究によると、壊滅的な衝突が原因である可能性があります。
私たちの太陽系では、すべての内側の惑星は同じような密度の小さな岩の世界であり、一方、外側の惑星はそれら自体の同じような密度のガス巨人です。しかし、すべての太陽系が私たちのものと同じではありません。
ケプラーミッションは、9年間の運用中にさまざまな太陽系外惑星を発見しました。その使命のおかげで、地球の半径が3未満の2,000個の確認された太陽系外惑星だけを知っています。そして、これらの2,000の惑星はかなり狭い範囲のサイズを持っていますが、それらの密度は大きく異なります。
新しい論文は、Istituto Nazionale Di Astrofisica（INAF）の天文学者Aldo S. BonomoとMario Damassoによって、およびCenter for AstrophysicsによってNature Astronomyに掲載されました。ハーバード＆スミソニアン（CfA）天体物理学者Li Zeng。数が多すぎてリストすることができない大規模なチームもこの調査に参加しました。
前述の2,000個の太陽系外惑星の一部は、低密度の揮発性物質で構成されるガス巨大海王星よりも密度が低い一方で、ほとんどが岩石（約32％の鉄）で構成される地球よりも密度が高いものもあります。 Kepler-107システムを使用して、同じシステム内にあり、サイズが類似している惑星がこのように広範囲の密度を持つことができる方法を理解します。
チームは、4つのサブネプチューンサイズの惑星が含まれているため、ケプラー107システムに焦点を合わせました。ケプラー107b、c、d、eです。 2つの最も内側の惑星107bと107cは、1.5と1.6の地球半径の半径がほぼ同じですが、107cは107bの2倍以上の密度です。惑星の非常にコンパクトなシステムの一部であるこれらの双子は、どのようにしてこのような異なる構成を持つことができますか？
「これは、ケプラー宇宙望遠鏡が発見して特徴付けた多くの興味深い太陽系外惑星系の1つです。」
ハーバード大学地球惑星科学科Li Zeng。
短い答えは、彼らが非常に異なる条件下で形成したか、形成後に劇的なことが起こって密度を大幅に変更したかのいずれかです。
ケプラー以前は、天文学者は私たち自身の太陽系しか持っていませんでした。そして私たちのシステムでは、木星、土星、天王星、海王星が原始惑星系円盤の外側の範囲で、外側の太陽系の材料の大部分を構成する冷たい氷とガスから形成されたようです。若い太陽系の内側の領域では、ケイ酸塩や鉄など、太陽の放射を生き延びた物質から岩の惑星が形成されました。
しかし、ケプラーの使命は、私たちが標準と考えるもの、つまり私たち自身の太陽系は、太陽系がたどることができる道の1つにすぎないことを示しました。ケプラーは、いわゆる「ホットジュピター」と呼ばれる、自分たちの星の非常に近くを周回する大きなガス状の世界を発見しました。これらの巨大なガス巨人は、それらの星にそれほど接近して形成できなかったでしょう。なぜなら、それらから形成されたガスは、それらの星にそれほど接近して存続しなかったからです。彼らは遠く離れて形成され、移住したに違いありません。
木星が私たちの太陽系の外側の範囲で形成され、現在の軌道への道を見つける前に、太陽に近づいて移動したという証拠があります。しかし、私たちの知る限りでは、内側の岩石惑星は移動しませんでした。それらは内側の太陽系で形成され、ここにとどまっていました。
ケプラー107システムはまた、太陽系が私たちのものとは異なる形で形成され、2つの世界の間の壊滅的な衝突がそれらの密度を変える可能性があることを示しています。
ケプラー107bおよび107cの半径は1.53および1.59地球の半径、軌道周期は3.18および4.9日ですが、密度はそれぞれ5.3および12.65グラム/立方センチメートルです。密度の大きな違いを説明できるものは何ですか？揮発性物質を蒸発させることによって太陽放射が原因である場合、両方の惑星がそれに曝されたのではないでしょうか？また、外側の惑星は内側の惑星ではなく、密度が高くなっています。
天文学者のチームは、異なる密度の原因となったのは壊滅的な衝突だったと主張しています。
彼らが起こったと考えているのは、外側のより密度の高い惑星であるケプラー107cが壊滅的な衝突に見舞われ、ケイ酸塩のマントルが剥ぎ取られ、鉄のコアだけが残ったということです。
「これは、ケプラー宇宙望遠鏡が発見して特徴付けた多くの興味深い太陽系外惑星系の1つです」とハーバード大学のLi Zeng氏は述べています。 「この発見は、惑星間の巨大な影響が惑星形成の間に役割を果たしたことを示唆する以前の理論的研究を確認しました。 TESSの使命は、そのような例をさらに見つけることが期待されています。」
惑星衝突は新しい考えではありません。証拠によると、地球の月は地球とTheiaと呼ばれる別の天体との壊滅的な衝突の結果として作成されたということです。この新しい研究は、それらが考えられているよりもはるかに一般的である可能性があることを示唆しています。
惑星系で壊滅的な混乱が頻繁に発生する場合、太陽系外惑星の密度の数がより正確に決定されるため、天文学者はKepler-107のような他の多くの例を見つけると予測します。
出典：
- 研究論文：ケプラー-107系外惑星系における異なる双子の起源としての可能性が高い巨大な影響
- プレスリリース：衝突する太陽系外惑星
- ウィキペディア：Kepler-107
- Cal-Tech：Hot Jupiters
- ウィキペディア：ホットジュピター
