奇妙な塵の円盤に3つの星の間に惑星が隠れているかもしれない

地球から約 1,300 光年離れたところで、若い三連星系が、将来惑星が形成される可能性のある塵とガスの円盤を歪ませ、分裂させている。私たちの太陽系の惑星を生成した平らな円盤とは異なり、この系の円盤は 3 つのずれたリングで構成されている。

オリオン座GW星系として知られるこの奇妙な系は、近いドシドシ軌道で固定された2つの恒星で構成され、その周囲を地球から太陽までの距離の8倍離れた3つ目の恒星が周回している。新しい研究によると、この3つの恒星が複雑な軌道を移動すると、その重力が恒星の周囲と間のガスを引っ張る。先週サイエンス誌に発表されたこの研究結果は、恒星の重力が惑星形成円盤に奇妙で幻想的な形状を刻み込む可能性があることを示す初めての具体的な証拠であり、奇妙な軌道で惑星が誕生する仕組みに関する新たな知見を提供している。

「実際の天体物理システムでこのようなディスク引き裂き効果を観測したのは今回が初めてです」と、エクセター大学の天体物理学教授で論文の主執筆者であるステファン・クラウス氏は言う。「これはディスクの中心にある3つの星からの重力の影響と直接結び付けられます。」

三重星系の巨大な原始惑星系円盤には、方向の異なる 3 つのリングがあり、円盤の中心から地球と太陽の距離のおよそ 46、185、336 倍の位置にあります (ちなみに、海王星は地球から太陽までの距離の約 30 倍です)。この系のずれの形状と原因を正しく想定するには、超大型望遠鏡 (VLT) とアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計 (ALMA) のさまざまな機器を使用して、GW Ori を 11 年間 (1 回の完全な公転周期) にわたって研究する必要がありました。この広範な観測により、3 つの恒星の影響によって引き裂かれた円盤の 3 次元構造を再構築することができました。

GW Ori は、このような系で起こるすべての特殊な力学的効果の典型として長い間知られてきました。しかし、この系の幾何学的構造がはっきりと示されたのは今回が初めてです。「この研究は、恒星の軌道と円盤を非常に高い空間解像度で本当に包括的に調べたものです」と、この研究には関わっていないペンシルベニア州立大学の天文学者イアン・チェカラは述べています。

独立した研究チームも、5月に発表した研究で、オリオン座GW星とその傾いた円盤を調査していた。しかし、研究者らは、そもそも円盤を引き裂いたのは、三重星だけでなく、別の既存の惑星だったのではないかと推測している。「私たちのシミュレーションでは、三重星の重力だけでは、観測された大きなずれを説明できないことが示されています」と、5月の研究の共著者であるニーンケ・ファン・デル・マレル氏はプレスリリースで述べている。「円盤が引き裂かれた理由を説明するには、これらのリングの間に惑星が存在する必要があると考えています。」

クラウス氏と彼のチームは、惑星が原因の可能性を否定していない。このシステムの内側のリングには、地球を30個作れるほどの塵があり、リング内に惑星を形成するには十分だとクラウス氏は言う。また、割れた円盤のこのずれた部分に惑星が形成されれば、非常に珍しい軌道を描くだろうとも付け加えている。

「ここで発見したのは、複数の恒星が物質を円盤面から移動させ、極端に斜めの軌道上に配置できるということです」とクラウス氏は言う。「これは、ずれた軌道上に大きく離れた惑星を形成するまったく新しいメカニズムです。基本的に、このメカニズムを使えばどんな軌道方向でも作ることができます。」

今後の研究では、キャティワンパス系で何が起こっているのかを確実に突き止めなければならない。ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡 (ELT) のような次世代の望遠鏡が 2025 年に稼働開始予定であるため、GW Ori のような若くて不規則な環を持つ恒星系の探索は加速するはずだ。