JWST、惑星でも恒星でもない6つの新たな「放浪惑星」を発見

宇宙の多くの謎を解明するために、天文学者は、放浪世界と呼ばれる、おそらく数兆個にも及ぶ捉えどころのない宇宙物体を探しています。これらの恒星物体は、惑星と恒星の境界を曖昧にし、両方を形成する宇宙のプロセスをより深く理解することを目的としています。

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) を使用する天文学者のチームは最近、若い星雲の中に 6 つの新しい放浪惑星を発見しました。この発見は、8 月 27 日にThe Astronomical Journalに掲載が承認された研究で詳しく説明されており、放浪惑星が木星よりもさらに大きな天体の生成に寄与している可能性があることを示唆しています。これらの新しく発見された惑星は、太陽系最大の惑星の 5 ～ 10 倍の大きさの巨大ガス惑星である可能性もあります。

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「私たちは星形成プロセスの極限を探っています」と、研究の共著者でジョンズ・ホプキンス大学の天体物理学者アダム・ランゲフェルド氏は声明で述べた。「若い木星のように見える物体があった場合、適切な条件下ではそれが星になる可能性はあるのでしょうか？これは星と惑星の形成を理解する上で重要な背景です。」

ローグワールドとは何ですか?

放浪惑星とも呼ばれるこれらの浮遊天体は、惑星と同程度の質量を持っています。しかし、惑星とは異なり、地球が太陽の重力に縛られているのとは異なり、中心の恒星の重力に縛られていません。代わりに、宇宙空間に漂っています。

しかし、その形成と大きさは恒星に似ています。ほとんどの放浪惑星は、物質がより頻繁に衝突する惑星形成の初期段階で放出された物質によって形成されます。また、恒星と惑星の両方の形成に重要な、宇宙塵の円盤を周囲に持つこともあります。その他の放浪惑星は、恒星のエネルギー源である核融合を生成するのに十分な質量を持たない、崩壊する分子雲から発生する可能性があります。これらの類似点にもかかわらず、放浪惑星は恒星と惑星の境界をまたいでいます。

知られている、あるいは疑われている放物惑星は約 70 から 170 個あるが、科学者の中には銀河系内に数兆個ある可能性があると推定する者もいる。

重要なのは、放浪惑星の質量が土星や木星などの巨大ガス惑星や褐色矮星と重なるため、分類が曖昧になる点だ。放浪惑星は私たちの母なる天の川銀河ではまれだが、新しい JWST データによると、最近観測されたターゲット星団 NGC1333 では天体の約 10% が放浪惑星であることがわかる。

若い星雲の放浪惑星

この研究では、研究チームは若い星雲NGC1333のJWSTによる最も深い探査から得たデータを使用しました。この星形成中の星団は、地球から約1,000光年離れたペルセウス座にあります。研究に付随するNGC1333の新しく公開された画像には、星間塵と雲の劇的な光景で輝く星雲が写っています。

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「我々はウェッブの赤外線波長における前例のない感度を利用して、若い星団の最も暗いメンバーを探し、天文学における基本的な疑問、つまり、物体はどのくらい軽いと星のように形成できるかという疑問に答えようとしました」と、研究の共著者でジョンズ・ホプキンス大学の天体物理学者で学長のレイ・ジャヤワルダナ氏は声明で述べた。「星のように形成される最小の浮遊物体は、近くの星を周回する巨大な太陽系外惑星と質量が重なっていることが判明しました。」

JWST はそのような天体を検出するのに必要な感度を備えているにもかかわらず、観測では、木星の 5 倍未満の質量の天体は検出されなかった。これは、この閾値よりも軽い恒星は、恒星ではなく、惑星のように形成される可能性が高いことを示している。

「我々の観測により、自然界は少なくとも2つの異なる方法で惑星質量の天体を生み出していることが確認された。1つは、星が形成される際のガスと塵の雲の収縮、もう1つは、我々の太陽系の木星のように若い星の周りのガスと塵の円盤である」とジャヤワルダナ氏は述べた。

ほこりっぽいディスク

これらの星のない天体の中で最も興味深いのは、最も軽い天体でもある。その質量は木星約5個分、または地球とその近くの塵の円盤の約1,600個分と推定される。

研究によると、円盤の存在は、その物体が星と同じように形成された可能性があることを示している。このような宇宙塵は、星形成の初期段階では、通常、中心の物体の周りを回転している。

このようなディスクは惑星形成の前提条件でもあり、このディスクは潜在的な「ミニ」惑星の形成にも重要な意味を持つ可能性があります。

「巨大惑星に匹敵する質量を持つこれらの小さな物体は、それ自体で惑星を形成できる可能性がある」と、スコットランドのセント・アンドリュース大学の天体物理学者で、この研究の共著者であるアレックス・ショルツ氏は声明で述べた。「これは、太陽系よりもはるかに小さな規模のミニチュア惑星系の育成場である可能性がある」

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天文学者たちは、JWST に搭載された NIRISS 装置を使って、星団の観測範囲にあるすべての天体の赤外線プロファイル (スペクトル) を測定し、既知の褐色矮星 19 個を再分析しました。また、惑星質量の伴星を伴った新しい褐色矮星も発見しました。研究チームによると、これは連星系の形成に関するいくつかの理論に疑問を投げかける珍しい発見だという。

「このようなペアは、雲が収縮して分裂し、連星系と同じように形成された可能性が高い」とジャヤワルダナ氏は言う。「自然が作り出したシステムの多様性は驚くべきもので、恒星と惑星の形成モデルを改良するよう私たちを駆り立てている」

今後の研究では、研究チームはさらに多くの暗い天体の大気の調査を続け、より重い褐色矮星や巨大ガス惑星の大気と比較する予定です。また、JWST を使用して、塵の円盤を持つ同様の天体を調査し、これらの円盤が木星や土星の多数の衛星に似た小型惑星系を形成している可能性を探る予定です。