Fomalhaut周辺のリングのハッブル画像。画像クレジット：ハッブル。拡大するにはクリックしてください。
NASAハッブル宇宙望遠鏡の最も詳細な可視光画像は、近くの星Fomalhaut（HD 216956）の周りの狭い、ほこりっぽいリングを撮影したものであり、手に負えない、目に見えない惑星が重力でリングを引っ張っている可能性があるという最も強力な証拠を提供します。
ハッブルは、リングの中心が星からなんと14億マイル（15天文単位）離れていることを明確に示しています。これは、太陽系のほぼ半分に相当する距離です。天文学者によると、最も説得力のある説明は、楕円軌道で移動している見えていない惑星が、その引力でリングを再形成しているということです。幾何学的に印象的なリングは、地球に対して斜めに傾いており、単にフォーマルハウトの重力のみの影響を受けている場合、それほど大きなオフセットはありません。
星からのリングの中心のオフセットは、ハワイのマウナケアのサブミリ望遠鏡、スピッツァー宇宙望遠鏡、カルテックのサブミリ天文台を使用し、理論的モデリングと物理的仮定を適用して、以前およびより長い波長の観測から推測されました。現在、ハッブルの鮮明な画像は、リングのFomalhautからのオフセットを直接示しています。
これらの新しい観測は、少なくとも1つの見えない惑星の質量オブジェクトが星を周回しているという強力な証拠を提供します。ハッブルは、茶色の小人のような、惑星よりも大きい物体を検出したでしょう。 「私たちの新しいハッブル画像は、惑星を提案したという以前の仮説が輪を乱していることを裏付けています」とカリフォルニア大学バークレー校のポール・カラスは言いました。リングは、太陽系の惑星の形成から残った氷のような物質の巨大な貯水池である太陽系のカイパーベルトに似ています。
観測は、惑星の形成から残された残骸で惑星が解体ダービーのゲームをプレイし、宇宙全体に多くの物体を重力で散乱させた、私たちの太陽系の形成年に対する洞察を提供します。一部の氷のような物質は、内部の太陽系の惑星と衝突し、より低温の外部の太陽系で形成された水でそれらを灌漑している可能性があります。他の破片が外に移動し、カイパーベルトとオールト雲、太陽系を取り巻く物質の球状雲を形成した可能性があります。
ハッブルだけが、リングの内側の端が外側の端よりも鋭いことを解決するための絶妙な光学解像度を持っています。これは、オブジェクトがすきのように物質を重力で掃き出していることを示す証拠です。惑星の影響のもう1つの古典的な特徴は、リングの比較的狭い幅、約23億マイル（25天文単位）です。重力でリングの材料を無傷に保つ目的がないと、天文学者たちは、粒子ははるかに広く広がるだろうと述べた。
「このリングで見られるものは、土星の狭いリングのカッシーニ宇宙船の画像で見られるものと似ています。これらの画像では、土星の衛星がリングの素材を「シェファーディング」し、リングが広がらないようにしています」とカラスは言いました。
疑わしい惑星は、星から47〜65億マイル（50〜70天文単位）の距離で、ダストリングの内側の端の内側で、フォーマルハウトから遠く離れた場所を周回している可能性があります。リングは、フォーマルハウトから120億マイル（133天文単位）離れたところにあります。これは、最も外側の惑星冥王星が太陽から遠く離れているところです。これらのハッブル観測は推定惑星を直接検出しないため、天文学者はその質量を測定できません。代わりに、リングのダイナミクスのコンピュータシミュレーションを実行して、惑星の質量を推定します。
カリフォルニア大学バークレー校のカラスと共同研究者のジェームズR.グラハムとメリーランド州グリーンベルトにあるNASAゴダード宇宙飛行センターのマーククランピンは、2005年6月23日号のネイチャー誌でその発見を発表します。
2億年前の星であるFomalhautは、私たち自身の45億年前の太陽と比較すると、単なる幼児です。太陽から25光年離れたところにあります。星座Piscis Austrinus（サザンフィッシュ）に位置するFomalhautリングは、惑星がまだ形成されている可能性があるAU MicroscopiiとBeta Pictorisの周りで以前見られた破片ディスクの10倍古いです。私たちの太陽系が例であるなら、惑星は星の誕生から数千万年以内にフォーマルハウト周辺に形成されているはずです。
ハッブル画像はまた、太陽以外の星を取り巻く外部惑星領域を垣間見せます。私たちの太陽系の外で検出された100を超える惑星の多くは、それらの星の近くを周回しています。現在の惑星検出技術のほとんどは、それらの星に近い惑星を見つけることを支持しています。
「フォーマルハウトのダストリングのサイズは、すべての惑星系が同じように形成され進化するわけではないことを示唆していますか？惑星のアーキテクチャは、星ごとにかなり異なる場合があります」とカラスは説明しました。 「フォーマルハウトのリングはカイパーベルトに似ていますが、その直径はカイパーベルトのリングの4倍です。」
天文学者はハッブルに搭載されたAdvanced Camera for Surveys（ACS）コロナグラフを使用して、明るい星からの光を遮り、かすかなリングの細部を見ることができました。
「ACSのコロナグラフは高いコントラストを提供し、フォーマルハウトからの非常に明るいグレアに対してリングの構造を見ることができます」とClampin氏は語った。 「この観測は現在、ハッブル宇宙望遠鏡なしで可視波長で行うことは不可能です。ハッブルでそれを検出できたという事実は予想外でしたが、印象的でした。」
カラスと彼の協力者は、2004年に5か月間ハッブルを使用しましたか？ 5月17日、8月2日、10月27日？リングの構造をマッピングします。リングの片側は、ACSカメラの視野を超えているため、まだ画像化されていません。天文学者は、この夏に再びハッブルを使用してリング全体をマッピングします。彼らは、追加のハッブルデータが、リングにギャップがあるかどうかを明らかにすることを期待しています。これは、目に見えない物体の重力の影響によって刻まれた可能性があります。より長く、より深い露出はまた、リングが現在見られるよりもさらに広い直径を持っているかどうかを示すかもしれません。さらに、天文学者はリングの色を測定して、その組成などの物理的特性を決定します。
以前のFomalhautの熱放射マップは、リングの一方の側が他方の側よりも暖かいことを示していました。これは、リングがハッブルによって測定された距離の約半分だけ中心からずれていることを意味します。この違いは、リングの構造のハッブルのACS画像が長波長の観測値よりも100倍鮮明であり、したがって、より正確な結果が得られるという事実によって説明できます。または、不一致は、リングのサイズが他の波長で異なって見えることを意味する場合があります。
Fomalhautのダストリングは、1983年にNASAの赤外線天文衛星（IRAS）による観測で発見されました。カラス氏によると、このシステムは、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡や地球型惑星探知機などの将来の望遠鏡にとって魅力的なターゲットとなる。
元のソース：ハッブルニュースリリース
