私たちから370光年離れたところに、太陽系が赤ちゃんの惑星を作っています。その中心にある星は若く、わずか約600万年前のものです。そして、その赤ちゃんは2つの巨大な惑星であり、おそらく両方とも巨大ガス惑星であり、星の太陽円盤からのガス状物質を授乳しています。
このシステムのホストスターはPDS 70と呼ばれます。PDS70は太陽よりも少し小さく、重くなく、それでも物質自体を降着しています。この若い星はTタウリの星です。つまり、基本的には非常に若く、人生を始めたばかりです。とても若いので、惑星はまだその周りを軌道上で形成する過程にあります。そして、まだ生まれつつある惑星が形成されているのを見るのは、天文学者が今や上手になり始めているものです。
「これは、ディスクギャップを刻む2惑星システムの最初の明確な検出です。」
宇宙望遠鏡科学研究所、ジュリアン・ジラール。
これらの若い、まだ形成されている惑星の画像が興味深いのは、それらが若い太陽系で惑星がどのように形成されるかについての私たちの長年の理論を支持する証拠であることです。その理論は星雲仮説と呼ばれ、何十年も前から存在していますが、それを裏付ける観測的証拠はありません。
星雲仮説
星は、分子雲と呼ばれるほとんど水素の巨大な雲から形成されます。分子雲は重力的に不安定で、ガスは凝集する傾向があります。最終的には、これらの塊の1つが雪だるま式に増え始め、ますます大きくなります。そうすると、雲はパンケーキのように平らになり、回転を始め、中央の塊が十分に濃くなると、それが点火して融合が始まり、星が誕生します。分子雲から2つの星が形成されるとき、多くの星は連星系です。
しかし、中心の星だけが塊ではありません。他の、より小さな塊が回転ガスに形成され、それらは惑星を形成することができます。私たち自身の太陽系における木星や土星のようないくつかのガス状惑星は、本当に大きくなる可能性があります。 （天文学者は時々、木星と土星を「失敗した星」と呼びます。なぜなら彼らは星になる途中でしたが、そこに到達することができなかったからです。）
そこでプロセスを凍結できれば、回転する平らなガス雲の中心に若い星が見えるでしょう。しかし、ガスにはリング状のギャップがあり、惑星が物質を一掃し、惑星になるのに忙しい。そのプロセスは降着と呼ばれます。そして、それはもはや分子雲ではなく、現在は「原始惑星系円盤」と呼ばれています。これは、それが円盤形状であり、原始惑星がその中で形成されているためです。
そして、まさにそれが天文学者が見るものです。
実際の惑星を見る
これらの新しい画像のクールな点は、惑星の存在を示すギャップやリングを確認できるだけでなく、実際の惑星自体を確認できることです。そして、2惑星システムがディスクにギャップを作るのを確かに見たのは2度目だけです。 （HR 8799と呼ばれる4つの惑星のシステムは2008年にイメージ化されました。）
「第2の惑星を見つけたとき、私たちは非常に驚きました。」
Sebastiaan Haffert、主執筆者、ライデン天文台。
メリーランド州ボルチモアにある宇宙望遠鏡科学研究所のジュリアンジラールは、次のように述べています。
Nature Astronomyの6月3日号に掲載されたこの新しい研究では、天文学者のチームがヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡（VLT。）でMUSEスペクトログラフを使用しました。
原始惑星系円盤の中を見ることは難しい仕事です。星が本当に明るく、画像を支配しているだけでなく、ディスク内のすべてのガスとダストが、形成中の惑星から来る光を遮る可能性があります。 MUSE装置には、雲の中の水素によって放出された光に一種のロックをかける力があります。これは、水素がまだ形成されている惑星に降り注いでいる兆候です。
「第2の惑星を見つけたとき、私たちは非常に驚きました」と、この論文の筆頭著者であるライデン天文台のセバスティアンハファートは述べました。
「ALMA、ハッブル、または適応型光学系を備えた大型の地上の光学望遠鏡などの設備を使用すると、ディスク全体にリングとギャップがあることがわかります。未解決の問題はありました、そこに惑星はありますか？この場合、答えはイエスです」とジラードは説明しました。
チームが発見したのは、PDS 70cという惑星です。 （PDS 70bと呼ばれる同じシステムの別の惑星は、約1年前に最初に発見されました。）
新しい惑星PDS 70cは、ディスクの外縁の近くにあり、星から約33億マイル離れています。これは、海王星と太陽の距離とほぼ同じです。天文学者は惑星の質量の予備的な見積もりしか持っていませんが、PDS 70cは木星の1〜10倍の質量であると推定しています。
以前に発見された惑星PDS 70bは、星から約20億マイルの距離にあり、太陽系の天王星とほぼ同じです。質量は木星の質量の4〜17倍です。
今私たちは待っています。 James Webb Telescopeの場合
これらの若い太陽系外惑星の画像を取得することは、MUSEスペクトログラフにとって一種の幸せな事故です。この装置は当初、銀河と星団を研究するために開発されました。しかし、結局のところ、形成の過程で太陽系外惑星を見つけるのは得意です。そしてその事故は、星雲仮説を仮説から受け入れられた理論へと移行させる一助となりました。
「この新しい観測モードは、より高い空間分解能で銀河と星団を研究するために開発されました。しかし、この新しいモードは、MUSE装置の元々のサイエンスドライバーではなかった太陽系外惑星のイメージングにも適しています」とHaffert氏は述べています。
今後（遅れが続く未来）ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、これらの円盤で形成される若い惑星の研究を進めます。その高度な宇宙望遠鏡の永遠の待ちが終わると、その力により、天文学者は水素の降着によって放出される非常に特定の波長の光に焦点を合わせることができます。
つまり、科学者はディスク内の水素ガスの温度とその密度を測定できるようになります。これらの両方を知ることは、ガス巨大惑星がどのように形成されるかを本当に理解するのに役立ちます。
しかし、今のところ、少なくとも惑星の画像があり、天文学者が銀河を覗き込んでこれらの若い星系とディスクのギャップを見ると、そこに実際に惑星があることを確信できます。
