惑星の育成場は私たちが予想していたよりもはるかに多様で美しい

チリのアタカマ砂漠にあるヨーロッパ南天天文台（ESO）の施設では、ユニークな望遠鏡を使って、若い星の周囲に形成される「塵の円盤」を前例のない方法で観測することができました。この知識は、私たちの太陽系が40億年以上前にどのように形成されたかについての洞察を与えてくれるかもしれません。

これらの円盤の寿命はわずか数百万年で、137億歳の宇宙にとっては取るに足らない時間だが、人類にとってはあり得ないほど長い。しかし、わずか10年前であれば、私たちはそのほとんどを見逃していただろう。当時は「これら8つの円盤のどれかが論文に値しただろう」と天文学者のヘニング・アヴェンハウスは言う。ESOでは、分光偏光高コントラスト系外惑星研究装置（別名SPHERE）を使って時間を捻出できれば、その多くを見ることができる。太陽以外の近くの恒星の周囲にある系外惑星の直接画像を撮影できるこの最先端の装置は、研究者が年に2回しか利用できない。これは主に既存の系外惑星を観察するために使用され、まだあまり理解されていない現象である塵の円盤を観察するためには使用されない。 SPHERE は恒星からの光をカットできるため、偏光フィルターと適応型画像技術を使用して、太陽系外惑星とその周囲の塵の円盤を観察できる。ESO の超大型望遠鏡の一部である。2014 年に設置されたが、最初の惑星が撮影されたのは 2017 年になってからである。アヴェンハウス氏が訪れたとき、「望遠鏡に行って、最大で 3 つの円盤が見えるだろうと思っていました」と語る。彼のチームは、合計 8 つの円盤を観測することができ、T タウリ型星を取り囲んでいる。T タウリ型星は、年齢が 1000 万年未満の、目に見える最も若いタイプの星である。これらの T タウリ型星は、地球から 2 億 3000 万光年から 5 億光年離れている。

この天文台は「非常に辺鄙でユニークな場所です。火星に似ています」とアヴェンハウス氏は言う。アヴェンハウス氏は、自身が観測した8つの星を調べた研究の筆頭著者である。この論文は、次号のアストロフィジカルジャーナルに掲載される予定で、円盤の観測に使用された方法と、研究の今後の可能性のあるいくつかの方法について議論している。理論上、これらの円盤は最終的に何らかの形で合体して惑星になる。これは、DARTTS-S（Disc ARound T Tauri Stars With Sphere）と呼ばれる、円盤を研究するより大規模なプロジェクトの最初の出版物である。DARTTS-Sの研究者は、やがてさらに多くのことを理解したいと考えている。

星を取り巻く円盤は、ほとんどが塵ではなく、ガスです。各円盤の約1％のみが固体ですが、SPHEREを使用して見えるのは、電球を点灯したときのその周囲に広がる塵の粒子のような塵です。円盤は以前にも観測されていますが、「これらの観測で新しいのは、より大きなサンプルを得られたことです」とアヴェンハウス氏は言います。そのサンプルには、小さな円盤、大きな円盤、散らばった円盤、さらにはハンバーガーやヨーヨーのような形をした円盤（暗い中心を持つ2つの明るいリング）の画像が含まれています。彼が驚いたことの1つは、それらの大きさとサイズが非常に多様だったことです。円盤の直径は100〜400天文単位（地球と太陽の距離）で、太陽系全体よりも大きいです。

将来、DARTTSS の研究者たちは、さらに 21 個の星を追加してギャラリーを拡大する予定です。「データが増えれば、ディスクがすべて同じプロセスをたどるかどうかがわかるでしょう」とアヴェンハウス氏は言います。ディスク形状の動物園が、さまざまな年齢の人々が写っている家族写真のようなものなのか (つまり、それぞれの異なるディスク形状が、小さな T-Tauri 星のライフサイクルの通常のポイントを表しているかどうか、またはディスクがそれぞれ異なる方法で形成されるかどうか) はまだわかっていません。研究者たちは、さらなる観察と研究によって、統計的に有意な数の星を扱い、答えを見つけたいと考えています。なぜなら、1 つのディスクの進行を観察するのに何百万年も待つことはできないからです。

この論文に載っているような小さなTタウリ型星の周囲にある円盤を研究することは、私たちの太陽系の過去を理解する可能性も秘めている。「40億年前の太陽系がどのような様子だったかを見ることはできない」と彼は言う。そのようなものを研究する人たちは、それがどのような様子だったかを理解するために主に2つの方法を持っている。シミュレーションを実行するか、まだ形成中の他の太陽系を観察するかだ。残念ながら、タイムトラベルは不可能だからだ。