小さな星の周りの惑星形成円盤は大きな驚きをもたらす

ワシントン（ロイター） — 太陽くらいの大きさの恒星は、天の川銀河で最も一般的な恒星ではない。それよりはるかに小さな恒星の方がはるかに一般的であり、それらの恒星には銀河系で最も岩石の多い惑星が存在する。科学者が生命を宿す可能性のある世界を探す際に注目しているのが、そのような惑星だ。

新たな研究により、超低質量星（VLMS）と呼ばれるこれらの小さな恒星の周囲で惑星がどのように形成されるかについての洞察が得られ、それらを取り囲むガスと塵の惑星形成円盤の化学組成が、太陽などの恒星の周囲で観測される円盤と大きく異なることが示されています。

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、ISO-ChaI 147と呼ばれる新生恒星の周囲にある惑星形成（原始惑星）円盤に関するデータを収集した。その質量は太陽の約11%、直径は太陽の約43%、明るさは約2%である。

ISO-ChaI 147 は地球から約 625 光年離れた場所にあります。

ウェッブ氏の観測によると、この恒星の原始惑星系円盤内のガス（将来の惑星の材料）は炭素に富み、水蒸気の存在を示す証拠はない。これは、生まれたばかりの太陽のような恒星の周りの円盤内の酸素に富むガスと豊富な水蒸気とは対照的である。

この違いは、これらの小さな星の周りに形成される岩石惑星の将来の居住可能性に影響を与えるでしょうか?

「惑星が居住可能となるためには、何よりもまず水が液体の状態にあり、適切な大気を持っていることが必要だ」と、6月6日にサイエンス誌に発表された研究論文の主執筆者であるオランダのフローニンゲン大学の天体物理学者アディティア・アラバビ氏は述べた。

「VLMS ディスクの異なる環境が惑星の構成、ひいては居住可能性に強い影響を及ぼすことは予想できるが、これによって居住可能性が低くなるかどうかを予測するのは難しい」とアラバビ氏は述べた。

星は、星間ガスと塵の密集した塊が自身の重力で崩壊することで形成されます。そのような雲の中心に星が出現すると、残った物質がその周りに渦巻く円盤を形成し、それが星の成長を促し、多くの場合、惑星を生み出します。

誕生間もない太陽サイズの恒星の周囲の円盤には、より小さな恒星の周囲の円盤よりもはるかに多くの物質が含まれているため、太陽に木星と土星があるように、これらの大きな恒星の周囲に巨大ガス惑星が形成される可能性が高くなります。

「これらは天の川銀河で最も一般的な星です」と、ドイツのマックス・プランク天文学研究所の天体物理学者で研究の共著者であるトーマス・ヘニング氏は、非常に低質量の星について語った。

「これらの天体は現在、岩石惑星の探索の対象となっている。なぜなら、そのような恒星の周りでは見つけやすいからだ。さらに、惑星形成円盤の質量は一般に巨大惑星を形成するには小さすぎるが、岩石惑星を形成するには十分な大きさだ」とヘニング氏は語った。

科学者たちはすでに、質量が非常に小さい恒星を周回する岩石惑星を特定しており、その中には「ハビタブルゾーン」と呼ばれる恒星からの軌道距離の範囲内にある惑星も含まれている。ハビタブルゾーンとは、恒星からの距離のうち、惑星が生命を育むのに適した条件を経験できる距離のことである。

「惑星が液体の水が存在できる領域に位置していれば、居住可能な状態が維持されるだろうと予想する」とヘニング氏は語った。

ISO-ChaI 147 はまだ初期段階ですが、最終的には赤色矮星と呼ばれる非常に低質量の恒星の一種になる可能性があります。この恒星の直径は木星の直径の約 4 倍しかありません。太陽の直径は木星の約 10 倍です。

2022年に運用を開始したウェッブは、ISO-ChaI 147の原始惑星系円盤でエタンも発見した。太陽系外でエタンが検出されたのはこのときが初めてだ。また、これまでそのような円盤では見られなかった炭素を多く含むガスも発見した。

「ウェッブは、これまで不可能だった貴重なデータを提供することで、確かに私たちを助けてくれています」とアラバビ氏は言う。「 [now-retired] スピッツァー宇宙望遠鏡は、VLMS の周囲の惑星形成ディスクが太陽のような恒星の周囲のディスクとは異なることを示しましたが、これらのソースがわずかに異なるだけでなく、ガス組成の点でこれまで観測されたどの太陽のような恒星とも異なることは知られていませんでした。」