370光年先の若い惑星を囲む「周惑星円盤」を明確に検出、アルマ望遠鏡による観測成果

【▲ アルマ望遠鏡によって観測された「PDS 70」（Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.）】

こちらは「ケンタウルス座」の方向およそ370光年先にある若い星「PDS 70」を電波（サブミリ波）で捉えた画像です。人の目には見えない波長で観測されたため、色は擬似的に着色したものとなります。観測にはチリの電波望遠鏡群「アルマ望遠鏡（ALMA）」が使用されました。

PDS 70は誕生してからおよそ540万年しか経っていないと推定されていて、惑星形成の様子を観測できるとして研究者から注目されています。ひときわ目立つ大きなリング状の構造は「原始惑星系円盤」と呼ばれるガスや塵でできた構造で、このなかでは小さな塵が合体して微惑星となり、微惑星どうしが衝突を繰り返すことで原始惑星が形成されると考えられています。

ヨーロッパ南天天文台（ESO）のパラナル天文台にある「超大型望遠鏡（VLT）」の観測により、PDS 70の周囲では誕生したばかりの太陽系外惑星がこれまでに2つ見つかっています。リングに囲まれた空間の右側、時計で言えば3時の方向に写っている小さな点はそのうちの1つ「PDS 70c」で、木星数個分の質量を持つとみられています。

グルノーブル大学／チリ大学のMyriam Benisty氏らの研究グループは、アルマ望遠鏡を用いた観測の結果、PDS 70cを取り囲む「周惑星円盤」を明確に検出することに初めて成功したとする研究成果を発表しました。周惑星円盤とは原始惑星を取り囲むガスや塵でできた円盤のことで、原始惑星の成長に関わったり、その内部で衛星が形成されたりすると考えられています。

【▲ アルマ望遠鏡が撮影した画像のうちPDS 70c周辺を拡大したもの（Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.）】

こちらは冒頭の画像の一部、PDS 70cとその周囲を取り囲む周惑星円盤を拡大したものです。画像右側には原始惑星系円盤の一部が写っています。研究グループによると、PDS 70cの周惑星円盤は直径が約1.2天文単位（※）で、地球の月を3つ形成できるほどの質量があると見積もられています。

※…1天文単位＝約1億5000万km、地球から太陽までの平均距離に由来

PDS 70cの周惑星円盤はアルマ望遠鏡を使った過去の観測でも検出されていたものの、周囲から独立しているかどうかがはっきりしていなかったといいます。Benisty氏は「私たちは円盤が惑星と結び付いていることを明確に識別し、初めて円盤のサイズを制約することができました」と語っています。

▲PDS 70星系の想像図（PDS 70cから全体像へとズームアウトした様子）▲
（Credit: ESO/L. Calçada, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.）

いっぽう、今回の観測では、PDS 70を周回するもう一つの系外惑星「PDS 70b」が周惑星円盤を持つ明確な証拠は示されなかったといい、発表ではPDS 70cが物質を集めた可能性に言及しています。

今回の成果によって、若い星の周囲における惑星や衛星の形成に関する理解が進むことが期待されています。研究に参加したカーネギー研究所のJaehan Bae氏は今回の観測について「これまで検証できなかった惑星形成の理論を証明するためにも重要です」とコメント。同じく研究に参加したマックス・プランク天文学研究所（MPIA）のMiriam Keppler氏は「今までに発見された4000個以上の系外惑星のうち、形成途上の惑星はこれまでのところPDS 70bとPDS 70cの2つだけであり、惑星と衛星の形成プロセスを観測・研究するめったにない機会をもたらしてくれます」とコメントしています。

 

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Image Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.
Source: ESO / MPIA
文／松村武宏