宇宙のいじめ：巨大な恒星はどうやって惑星を奪い取るのか？

画像: カリーナ星雲の星形成領域である NGC 3324 で惑星の略奪が起こっている可能性があります。

この記事は「Dialogue」コラムからのもので、「Space」ウェブサイトの「Expert Voice」コラムへの掲載を許可されています。

シェフィールド大学天文学部でのリチャード・パーカー氏のスピーチ

私たちの太陽は天の川銀河の中で唯一のものではありません。最も近い恒星は彼女から 4 光年離れており、彼女には彼女自身の惑星が随伴しています。しかし、必ずしもそうとは限りません。私たちは若い星の観測をしばしば無視します。これらの若い星は、他の「兄弟姉妹」と一緒に、恒星の「保育所」に位置しています。

これらの星の育成場は非常に混雑しており、太陽系ほどの大きさの領域に数百、あるいは数千もの星が詰め込まれていることもあります。これらの星は、頻繁かつ急速なエネルギー交換を通じて激しく相互作用します。数百万年後、これらの星団は消滅し、天の川銀河にはさらに多くの星が誕生しました。

王立天文学会月報に掲載された最新の研究結果では、恒星育成場にある大きな恒星が惑星を略奪する方法と信号が示されている。

若い星が誕生するとすぐに、その周囲に惑星系が形成されます。 30 年もの間、私たちはこの現象の間接的な証拠を得てきました。若い星からの光は、通常、星の周りを回る小さな塵の粒子 (約 100 センチメートル) から発生する予期しない赤外線を放射します。この塵は最終的に惑星を形成しました。

2014年末、チリの砂漠にあるアタカマミリ波級大型口径天文望遠鏡が惑星誕生領域の初めての写真を撮影し、恒星と惑星の誕生の研究分野に革命を起こした。アタカマ望遠鏡による最初の画像とその後の画像は壮観で、木星の場合と同様に、多くの惑星形成円盤が完全に形成されていました。

図: アタカマが捉えた惑星の形態の高解像度画像

星が誕生すると、この段階ではまだ同じタイプの他の星と衝突し、相互作用しているにもかかわらず、惑星はすぐに形成されます。惑星は非常に急速に形成されるため、周囲の混雑した環境の影響を非常に受けやすくなります。彼らはさまざまな方法で軌道を変えます。

さまよう惑星

場合によっては、惑星とその主星との距離が大きく変化し、軌道の形状が変化することが多く、軌道が丸くなくなる（または奇妙になる）ことがあります。時折、惑星は主星の重力から解放され、どの星の重力にも影響されない、星形成帯の放浪惑星になることがあります。

少数の惑星は他の恒星に捕獲されて他の恒星の惑星となり、誕生した恒星の周りを回らなくなります。いくつかの惑星は放浪惑星の段階をスキップし、他の恒星によって直接略奪され、元の軌道が変更されます。

大型惑星の捕食を研究する中で、最も密集した星形成領域で生まれた惑星は、太陽よりもはるかに大きな質量を持つ他の恒星に捕食されたり捕獲されたりする危険性が非常に高いことがわかりました。星の質量は大きく異なりますが、私たちの太陽は、宇宙の平均的な大きな星の約 2 倍の質量を持つという点で、やや変わっています。しかし、さらに質量の大きい星もいくつか存在し、これらの OB 型星が天の川銀河やその他の銀河の主な光源となっています。

野獣

これらの巨大な星は非常に明るいですが、その寿命は太陽よりもはるかに短く、数百万年（数十億年ではありません）しか生きられないものもあります。したがって、その惑星を検出することはできません。

しかし、2021年にストックホルム大学の研究者が主導する「野獣」系外星研究プロジェクトにより、2つの特別な惑星が発見されました。惑星の 1 つは、地球と太陽の距離の約 550 倍の距離にある、太陽の約 10 倍の質量を持つ恒星の周りを公転しており、もう 1 つの惑星は、地球と太陽の距離の約 290 倍の距離にある、太陽の約 9 倍の質量を持つ恒星の周りを公転しています。

ビースト星研究チームは、これらの惑星が天の川銀河の星形成領域であるスコ・センツァブト星の周りを公転していることを発見した。科学者たちは現在、天の川銀河のこの領域に探査の焦点を当てています。これらの大型惑星について、科学者たちは、それらは太陽系の大型ガス惑星に似ているが、質量はより大きく、その規模は太陽系の大型惑星をはるかに超えていると考えています。なぜなら、それらの惑星のうちの1つの規模は、私たちの惑星系全体の規模に匹敵するからです。

しかし、大質量星は大量の紫外線を放射し、木星や土星のようなガス惑星の形成に必要なガスを蒸発させる可能性があるので、これらの大質量惑星の運命はどうなるのでしょうか?

これまでの研究から、惑星が密集した星形成領域で他の恒星に略奪されたり捕獲されたりする可能性があることはすでにわかっているので、私たちはこれらの惑星を捕獲する大質量恒星の固有のダイナミクスをさらに調査しました。

私たちの最新の説明は、これらの大きな惑星は惑星捕獲によって軌道を狂わせる可能性があるというものです。つまり、惑星として恒星が誕生した後に形成されたにもかかわらず、他の恒星によって簡単に捕獲される可能性があるということです。これらの惑星系の軌道距離は、非常に大きく、奇妙な場合が多いです。太陽と地球の軌道距離は最小距離に過ぎず、その軌道の形状は太陽系の惑星の軌道のような円形ではありません。

おそらく、私たちの太陽系内には、捉えどころのない第9惑星のような捕獲された惑星があるだろうが、木星やその他の大きな惑星は、私たちの太陽系内で形成されたことが確認されている。

私たちのコンピューターシミュレーションは、これらのシステムの頻度と、単独または連星形成領域などの惑星軌道の特性を予測します。今後の研究でこれらの惑星についてもさらに明らかになるでしょうが、現時点では、地球外に関する他の興味深い発見はまだありません。

著者: リチャード・パーカー

年度: 秋

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