若い惑星「WISPIT 2b」がガスを乱す痕跡を確認 直接撮像された太陽系外惑星では初めて

遠くの若い星を取り巻く原始惑星系円盤の中で、成長途上の惑星がガスの流れを乱している痕跡が、直接撮像された太陽系外惑星として初めて捉えられた。マックス・プランク天文学研究所の研究チームが、チリのアルマ望遠鏡による観測でこの現象を検出し、成果を学術誌「The Astrophysical Journal Letters」に発表している。

観測の対象となったのは、Eagle星座の方向に約430光年離れた若い星「WISPIT 2」とその周辺の原始惑星系円盤である。この円盤はガスと塵で構成されており、既に2つの太陽系外惑星「WISPIT 2b」と「WISPIT 2c」が直接撮像によって発見されている。WISPIT 2bは主星から約57天文単位の距離に位置し、質量は木星の約4.9倍。WISPIT 2cは約15天文単位の距離で、質量は木星の約8～12倍である。形成途中の惑星が円盤内で直接撮像された例は、PDS 70に次いでWISPIT 2が2例目に相当する。特にWISPIT 2bについては、先行研究で周囲からガスを取り込んで成長している最中であることが示されていた。

研究チームはアルマ望遠鏡を用いて一酸化炭素分子が放つ電波を観測し、円盤のガスの分布と動きを詳しく調べた。通常、円盤のガスは主星の周りを規則正しく公転するが、惑星の重力がガスの流れに影響を与えると理論的に考えられている。観測データの詳細な分析により、WISPIT 2bが存在する位置でガスが乱れていることを示す特徴が検出された。この特徴は、円盤と惑星の相互作用を再現したシミュレーション結果の予測と一致したという。さらに、WISPIT 2b周辺では一酸化炭素の電波が局所的に強まっている領域も発見された。この強い放射は、主に惑星が引き起こす渦巻き状の波に由来するものとみられており、惑星による局所的な加熱効果や、惑星を取り巻く周惑星円盤の影響も関わっている可能性が高いと研究チームは述べている。

原始惑星系円盤でガスの乱れが観測されることは従来から知られていたが、それが惑星によるものなのか、円盤内の乱流など他の現象によるものなのかの判別は困難であった。今回の研究は、惑星が直接撮像されている天体を対象に、その惑星がもたらすガス乱流の特徴を初めて明確に捉えたものである。この成果により、惑星が観測されていない原始惑星系円盤でもガスの乱れの特性から原始惑星の存在を推定する手がかりが得られるようになる可能性がある。WISPIT 2は、原始惑星系円盤の奥で成長しつつある惑星を探すための重要な基準となるだろう。このような観測と理論の融合を通じて、惑星形成プロセスについての理解が深まることで、わが太陽系が形成された過程や、他の星系における惑星の成長メカニズムについての知見がより精密になると考えられる。

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