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ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、物理学の常識を覆す宇宙空間を漂う数十個もの浮遊惑星を発見

自由浮遊惑星(親星と重力的に結合していない、自由に浮遊する惑星)は、我々が考えているよりも一般的であるようだ。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)の新しいデータによって、オリオン大星雲トラペジウム星団に惑星質量の天体が540個あることが明らかになった。

もし確認されれば、これはこれまで発見された「浮遊惑星」のサンプルの中で最大となる。

昨年、天文学者たちは天の川全域で70の浮遊惑星を発見した。

欧州宇宙機関の天文学者Samuel PearsonとMark McCaughreanがこの観測を行い、プレプリント論文をarXivに投稿した。この論文はまだ査読を受けていないが、『Nature』誌に投稿された。

研究者たちによると、JWSTの近赤外線サーベイによって、540個の惑星質量天体候補からなるこの大きなサンプルを発見し、その特徴を明らかにすることができたという。研究チームによると、これらの惑星質量天体(PMO)は、重水素を燃やす褐色矮星の伝統的なカットオフ値よりはるかに小さく、木星質量0.6個(土星よりそれほど大きくない)までしかないため、恒星というには小さすぎるという。

この浮遊惑星の大きなグループの中には、42組の重力的に結合した惑星があり、これはこれまで観測されたことのないものである。天文学者たちはこれらを木星質量連星、あるいはJuMBOと名付けた。

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銀河系から追い出される浮遊惑星のグラフィック。 (Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI))

「若い惑星のペアがどのようにして同時に放出され、比較的広い距離で弱いとはいえ結合したままであることができるのか、その仕組みはまだよく分かっていません」と研究者たちは論文に書いている。

「木星質量連星あるいはJuMBOは、本当に大きな発見だと我々は信じています」と、ESAの科学・探査担当上級顧問であるMcCaughrean氏はマストドンで語った。 プレプリントの中で、研究者たちは、これらの惑星質量の連星天体は 「非常に予想外の結果であり、星と惑星の形成に関する現在の理論に挑戦するものである」と述べている。

従来の惑星の定義は、恒星の周りを公転していることであった。さらに、現在の惑星形成理論では、木星サイズの天体は、星雲に見られる塵やガスの雲の中で星が生まれる過程を通してのみ形成されると考えられている。

「質量5木星以下の天体がどのようにして形成されるのか、また、そのうちのかなりの割合がどのようにして複数の星系に行き着くのかを理解するためには、さらなるシミュレーションとモデリングが必要であることは明らかです」と研究チームは結論づけた。

惑星が “浮遊惑星”になる正確なメカニズムは不明だが、いくつかの説がある。惑星が、通り過ぎる他の恒星との重力相互作用によって、ある恒星から引き離されるとか、超新星爆発によって追い出されるとか、太陽が死んだ後に宇宙空間に自由に浮遊するといった説である。

あるいは、JuMBOについては、惑星円盤の中で惑星が散乱したり、恒星間の力学的相互作用によって惑星放出が引き起こされるのではないかと研究者たちは推測している。

「後者は、トラペジウム星団のような高密度の星形成領域では比較的よく見られる現象である。トラペジウム星団で見られる惑星質量天体とJuMBOのアンサンブルは、たとえどちらにも重大な注意点があるとしても、これらの “古典的 “シナリオの両方が混在して生じるのかもしれない。 あるいは、星のない円盤の分裂のような、全く別の新しい形成メカニズムが必要なのかもしれない」と、研究者らは考えている。

浮遊惑星は通常、可視光では撮像不可能であるため、JWSTの高感度な赤外線ビジョンがそれらを探すのに最適なツールとなる。

Orion Nebula in NIRCam short wavelength channel pillars
この画像は、NASA/ESA/CSA のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載された NIRCam 観測装置によるオリオン大星雲とトラペジウム星団の全容を示している。(Credit: NASA, ESA, CSA / Science leads and image processing: M. McCaughrean, S. Pearson.)

オリオン大星雲は、星やその他の天体の形成と初期進化を観察するために、何十年にもわたって研究されてきた。地球から1,350光年の距離にあり、肉眼ではオリオン座の下部にある霧のような汚れとして見える。


論文


この記事は、NANCY ATKINSON氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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