高速惑星形成を示唆する、原始惑星系円盤中の大きな塵の塊

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若い恒星「おうし座HL星」の周囲に広がる原始惑星系円盤を鮮明にとらえた電波観測で、惑星へと成長すると思われる塵の塊が見つかった。短時間で惑星形成が可能であることを示唆する観測結果だ。

【2016年3月22日 マックス・プランク天文学研究所

450光年彼方にある若い恒星「おうし座HL星」では、以前行われたアルマ望遠鏡による観測で、周囲に広がる原始惑星系円盤内に塵の環やレコード盤の溝のように見える複数のすき間がとらえられていた(参照:アストロアーツニュース「視力2000!アルマが見た惑星誕生の現場」)。

そして今回、アメリカ国立電波天文台のカール・ジャンスキー超大型干渉電波望遠鏡群(VLA)による最新の観測画像から、円盤の最も内側の明るい環に大きな塵の塊が発見された。その質量は地球の3倍から8倍ほどある。「この塊は惑星の卵のように見受けられます。今後数百万年かけて、完全な惑星へと成長するでしょう」(独・マックス・プランク天文学研究所 Thomas Henningさん)。

おうし座HL星を取り巻く原始惑星系円盤。(左)アルマ、(右)VLA
おうし座HL星を取り巻く原始惑星系円盤。(左)アルマ望遠鏡がとらえた円盤の全体像、(右)VLAがとらえた内側の円盤。白い棒線で示された先が、今後惑星へと成長すると思われる塵の塊(提供:Carrasco-Gonzalez et al.; Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF)

惑星形成に関する従来のモデルでは、塵とガスからなる原始惑星系円盤内で塵の粒が互いにくっつき合って大きな天体が形成され、それが最終的に惑星となるという過程が考えられているが、時間がかかりすぎるという問題がある。円盤中の塵やガスに与えられた時間は、若い中心星からの強い放射によって吹き飛ばされてしまうまでの1000万年程度しかなく、材料がなくなれば惑星形成は完全に止まってしまう。

VLAによる最新画像は、超高速の惑星形成を見せてくれているようである。円盤内のガスの流れによって塵が密集し、その塵の濃い領域で惑星形成が通常よりはるかに速く進むのだ。「10年前に行ったシミュレーションで、そのような急速の惑星形成過程が初めて示されました。そして今回初めて、塊を形成する現場と思われる高密度の塵の環を実際に詳細に見せてくれたのです」(同研究所 Hubert Klahrさん)。

おうし座HL星を取り巻く円盤の詳細なモデル作りや、巨大な塊が本当に今後大きく成長するのかどうかについては、さらなる研究と分析が進められている。