天文学者は初めて、大型の太陽系外惑星の周りの破片の円盤で形成される月を発見しました。天文学者は長い間、これが私たちの太陽系の木星のようなより大きな惑星が彼らの月を取得する方法であると疑っていました。それはすべて、ケンタウルス座の約370光年離れたPDS 70という名前の非常に若い星の周りで起こっています。
「初めて、私たちは惑星周回ディスクの明確な兆候を決定的に見ることができます...」
Andrea Isella、ライス大学主執筆者
惑星がどのように形成されるかについての受け入れられている理論は星雲仮説と呼ばれています。それはすべて、巨大分子雲（GMC）と呼ばれる巨大なガス雲の中で星が形成されることから始まります。星が形成されると、雲は原始惑星系円盤または星間円盤と呼ばれるガスとダストの回転する平らな円盤に形作られます。物質はこの円盤の中で塊に合体し始め、これらの塊は惑星に変わります。
ディスクで形成されている惑星の質量が約10の地球の質量より大きくなると、何か他のことが起こります。その質量のために、その惑星は原始惑星系円盤のギャップを広げます。物質がそのギャップを通過するときに、惑星の重力がホストスターの重力を支配するほど惑星に近づく可能性があります。次に、その物質は、惑星の周りを回転する惑星周回円盤（CPD）に閉じ込められます。
惑星間円盤内の物質の多くは、形成されている惑星に降り注ぎます。しかし、すべてではありません。星周円盤から惑星を作成したのと同じ力が働きます。彼らは惑星の周りの円盤で回転している物質から月を作り出すことができます。
現在、天文学者のチームがこの惑星の円盤とその中に形成された月を初めて発見しました。
これらの発見の概要を説明する研究の筆頭著者は、テキサス州ヒューストンにあるライス大学の天文学者であるAndrea Isellaです。調査結果は、天体物理誌の手紙で発表され、「原始惑星候補に関連する連続体サブミリ波放射の検出」というタイトルが付けられています。
「惑星は新しく形成された星の周りのガスと塵の円盤から形成され、惑星が十分に大きい場合、それが星の周りの軌道に物質を集めるとき、それはそれ自身の円盤を形成できます」とイゼラは言いました。 「木星とその月は、たとえば太陽系内の小さな惑星系であり、木星の衛星は、木星が非常に幼かったときに惑星の円盤から形成されたと考えられています。」
それはすべて星PDS 70の周りで起こっています。その星は、約1年前に天文学者が新たに形成された惑星の最初の画像を星間円盤に捉えたときにニュースになりました。その惑星はPDS 70bと呼ばれます。その発見は当時は大きなニュースでしたが、それには正当な理由があります。
星を周回している惑星はPDS 70bだけではありません。別の惑星PDS 70cも軌道上にあり、どちらも巨大ガス惑星です。これらの惑星は両方とも、ヨーロッパ南天天文台（ESO）の超大型望遠鏡（VLT）によって光学および赤外線で検出されました。一対の惑星に降り注ぐ暖かい水素の輝きは、それらを放出したものです。
チームは、VLT観測とAtacama Large Millimeter / sub-Milliimeter Array（ALMA。）からの新しい電波観測を組み合わせました。この結果は、最も外側の星PDS 70cの周りの原始惑星系円盤の説得力のある証拠です。
「私たちは初めて、惑星形成の現在の理論の多くをサポートするのに役立つ、惑星周囲の円盤の明確な兆候を決定的に見ることができます」と主執筆者のアンドレア・イゼラは言った。
「私たちの観察結果を高解像度の赤外線画像や光学画像と比較することで、さもなければ謎めいた小さなダスト粒子の集中が実際には惑星の塵の円盤であることがはっきりとわかります」と彼は言いました。研究者によると、これはまた、これら3つの異なる光の帯で惑星がはっきりと見られたのはこれが初めてです。
1つの質問に回答し、別の質問に回答
PDS 70bとcは異なる特性を示しており、この調査の背後にあるチームは、それが何を意味するのか正確にはわかりません。
「これが何であり、この惑星系にとって何を意味するのかはまだわかっていません。」
Andrea Isella、ライス大学主執筆者
ペアの最も外側の星であるPDS 70cは、海王星が太陽から来ているのと同じくらい遠くにあります。これは、ALMAデータで見られる明らかな塵の結び目とまったく同じ場所にあります。この惑星は光の赤外線と水素の帯でとても明るく輝いているので、天文学者は完全に形成された惑星がすでにそこに軌道上にあると説得力をもって言うことができます。明るい赤外線と水素のバンドは、近くのガスがまだ惑星の表面に降り注いでいることを示しており、思春期の成長が加速しています。
天文学者は、PDS 70cが木星の質量の約1〜10倍であると推定しています。 「惑星がその見積もりの大きい方の端にある場合、その周りに惑星サイズの月が形成されている可能性がかなりあります」とイゼラは指摘しました。
しかし、PDS 70bには別のことが起こっています。星からの距離が天王星から太陽までの距離とほぼ同じ惑星には、尾のようにその後ろに塵の塊が付いています。そして、天文学者はそれがどのように適合するのかわかりません。
「これが何であり、この惑星系にとって何を意味するのかはまだわかっていません」とイゼラは言った。 「私たちが言える唯一の決定的なことは、それが惑星から十分に離れて独立した機能であることです。」
天文学者は、PDS 70cの周りで再生できるプロセスが、木星の衛星を作成するために機能したプロセスと同じであることを確信しています。しかし、注目に値するのは、太陽系の他の巨大ガスが木星とは異なることです。土星の衛星はおそらく惑星の円盤の結果として作成されましたが、その氷のようなリングはおそらく彗星と他の岩の体が互いに衝突することによって作成されました。
これらの太陽系外惑星系は、光学および赤外光で観察することは非常に困難です。スペクトルのこれらの部分の星からのエネルギーは、惑星からの光をかき消します。ただし、ALMAは対象外です。
アルマ望遠鏡は電波に焦点を合わせており、星は電波を弱くしか放出しません。チームは、ALMAを使用してPDS 70システムを引き続き監視し、ALMAが変化および発展するのを監視できると述べています。
「これは、異なる時間帯にこのシステムに戻って、惑星の軌道とシステム内のダストの濃度をより簡単にマッピングできることを意味します」とIsella氏は結論付けました。 「これにより、開発の非常に初期の段階における太陽系の軌道特性に関する独自の洞察が得られます。」
この惑星の円盤の発見とその中に形成される可能性のある月はそれ自体興味深いが、チームが円盤を発見した方法も将来に有望である。他のものが見つかったが、この研究は最も説得力がある。
「ディスクで検出された候補惑星はほんの一握りですが、これは非常に新しい分野であり、それらはすべてまだ議論されています」とイゼラは言った。 「（PDS 70 bとPDS 70 c）は、さまざまな機器と手法による独立した観測結果があるため、最も堅牢です。」
彼らの論文の結論では、著者たちは「惑星の降着プロセスのさまざまな側面を調査し、さまざまな系統的誤差の影響を受けるため、光学、NIR、および（サブ）ミリメートルの観測は非常に補完的であると主張します。」彼らはまた、ALMAだけではこの作業を行うことはできないと述べています。異なる観測結果を組み合わせることにより、彼らはこれらの太陽系外惑星とその円盤をより詳細な研究まで開いてきました。
研究から：「ALMAと既存の光学望遠鏡が完全なイメージング機能に達しているので、PDS 70で観察されるような空洞とギャップによって特徴付けられる近くの星間円盤の今後の観測により、出生円盤と相互作用するより多くの新生惑星が明らかになるかもしれません。このような観察は、惑星系の形成に関与するプロセスを調査するための基本です。」
出典：
- プレスリリース：遠くの星系で発見された「月を形成する」惑星の円盤
- プレスリリース：遠方の惑星で発見された月形成円盤
- 研究論文：原始惑星候補に関連する連続サブミリ波放出の検出
