DESI副プロジェクトが破壊された系外惑星のスペクトル解析に成功

白色矮星が吸着している破壊惑星の破片から、太陽系の岩石惑星と同じ化学組成を持つ物質が検出された。米国アリゾナの暗黒エネルギー分光器（DESI）によるこの発見は、宇宙全体における惑星形成の普遍性を理解するための重要な手がかりとなっている。

太陽のような恒星が寿命を終えると、水素とヘリウムからなる高密度の白色矮星が残される。かつてこの恒星の周りを公転していた岩石質の天体は、重力の散乱により白色矮星の近くへ引き寄せられ、潮汐力によって次第に破壊される。この破片が白色矮星の表面に落下すると、大気がヘリウムより重い元素で汚染される。天文学者が観測した数十万個の白色矮星のうち20〜50パーセントがこうした汚染の痕跡を示しており、特に1750個以上が現在も惑星破片を吸着している。ただし元素組成を推定できるほど詳細なスペクトル情報を持つものは数十個に過ぎず、これらは観測天文学にとって極めて貴重な対象である。

DESIは宇宙の膨張史を探るため遠方の銀河を観測することを主目的として設計されたが、5年間の観測期間中、気象条件や観測スケジュールの都合から主目的に使えない時間帯が生じた。DESI協力グループはこの時間を有効活用し、比較的近い白色矮星の観測に充てた。今回の研究では、特に金属成分が濃く蓄積した12個の白色矮星のスペクトルを前例のない精度で分析した。酸素、マグネシウム、珪素、カルシウム、鉄といった岩石形成元素が確認され、これらはすべて地球や火星といった太陽系内惑星の基本的な構成要素である。

分析対象12システムのうち6つのスペクトルは十分な品質で元素組成を推定できた。4つは乾いた岩石質組成を示唆する一方、他の2つは酸化物に特有の酸素シグネチャーを示しており、初期地球のような水を含む微惑星に由来する可能性が示唆される。これらの結果は、白色矮星周辺で破壊される惑星の物質的特性が太陽系で形成された惑星やメテオライトの組成と本質的に類似していることを示している。現在のところ、系外惑星の化学組成を直接推定できるのはこのような白色矮星の観測手法に限定されており、太陽系の惑星形成が宇宙的に一般的なのか特殊なのかを理解する上で、こうしたデータの蓄積が不可欠である。主目的と異なる観測からこのような重要な発見が得られたことは、大規模観測機器の戦略的価値を改めて示すと同時に、宇宙観測における柔軟な時間活用の重要性を浮き彫りにしている。

※ 内容の紹介はここまでです。続きは元記事をご覧ください。