アルマ望遠鏡、原始惑星系円盤の磁場の構造や強度の観測に初成功

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国立天文台、理化学研究所(理研)、工学院大学、茨城大学、足利大学、鹿児島大学の6者は2月6日、アルマ望遠鏡を用いて、若い星「HD 142527」の周囲にある原始惑星系円盤を波長3mmで観測した結果(過去に0.9mm、1mm、2mmで観測済み)、惑星形成の材料となる星間塵(ダスト)の粒子から出る電波が高い割合で偏光しており、その偏光メカニズムが磁場によって生み出されていることを明らかにし、さらに詳細に磁場の方向を調べることで、円盤の三次元磁場構造を見積もる手法を提案し、実際に磁場の構造や強度を見積もることに成功したと共同で発表した。

同成果は、国立天文台 アルマプロジェクトの大橋聡史特任助教(国立天文台フェロー)、工学院大 教育推進機構の武藤恭之准教授、鹿児島大 理工学研究科物理・宇宙PGの塚本裕介准教授らの共同研究チームによるもの。詳細は、英科学誌「Nature」系の天文学術誌「Nature Astronomy」に掲載された。

2025年1月9日現在、確認された系外惑星の数は5819にのぼり、そのうちで地球サイズの惑星はまだ割合としては少ないものの、210個となっている。地球サイズの惑星の場合、地球外生命の存在にもつながってくるため、そうした惑星がどのように形成されたのかを解明することは、地球の生命の起源を探る上でも重要なテーマだ。惑星は、原始星を取り巻く原始惑星系円盤の中で、星間塵や星間ガスが集まって形成されると考えられており、アルマ望遠鏡の活躍などにより、原始惑星系円盤内に実際に惑星が存在する様子も観測済みだ。しかし、惑星形成の環境や円盤内の物理的条件については、まだ多くの謎が残されている。

惑星形成の謎を解き明かす上で、原始惑星系円盤内における乱流や物質の動きを左右する重要な要素として注目されているのが、磁場だ。しかし、これまでは磁場を観測するのは非常に困難だった。原始惑星系円盤に直接探査機を送り込めれば計測は用意だが、遠方から光学的に観測するのは容易ではない。それでも、地球の地磁気のように、磁場は物質やエネルギーに影響を与え、重要な役割を果たす。この見えない力は宇宙全体に広く存在し、星や惑星の誕生に深く関わっていると考えられている。そのような背景から研究チームは今回、若い星であるこれまでにも観測されているHD 142527の周囲にある原始惑星系円盤を、従来とは異なる波長の電波で観測したという。