巨大惑星、惑星系からはじき飛ばされた

太陽‐地球間の650倍もの距離に巨大惑星が存在する理由

2015.12.07
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惑星系の外縁部に追いやられた太陽系外惑星は、やがて主星から離れて銀河をさまよう浮遊惑星になるかもしれない。(ILLUSTRATION BY NASA/JPL)
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 米国ハワイで開催されたエクストリーム・ソーラーシステムズIII(Extreme Solar Systems III)という学会で12月2日に発表された研究によると、地球から約300光年の彼方にある惑星系の巨大惑星HD 106906bは、他の天体との重力相互作用により外縁部にはじき出されたものであることが明らかになった。現在、主星からHD 106906bまでの距離は、太陽から地球までの距離の650倍もあるという(参考記事:「“孤児惑星”、130光年先で発見」)。

 これは、太陽から冥王星までの距離の16倍以上だ。

恒星からこんな遠くにいった理由

 HD 106906bは最初からこんな寂しい場所にあったわけではなく、主星にもっと近い場所で形成されたが、別の惑星か、たまたま近くを通りかかった恒星との強い重力相互作用により、外縁部にはじき飛ばされたのだろうと考えられている。科学者の見積もりによれば、銀河系内には、主星から離れて宇宙をさまよう浮遊惑星が何十億個もあるというが、こうした惑星が惑星系からはじき飛ばされる現場がとらえられたことはまだない(参考記事:「浮遊惑星の数、恒星の10万倍?」)。

 研究チームのポール・カラス氏は「天文学者にとって、惑星系が力学的に揺さぶられる過程は非常に興味深いものなのです」と言う。彼は、米カリフォルニア大学バークレー校の准教授で、SETI研究所の研究員でもある。彼らは、チリのアンデス山脈にあるジェミニ南望遠鏡の惑星撮影装置を使って、この惑星を観測した。

 HD 106906bは木星の約11倍の質量で、太陽よりもわずかに大きい恒星のまわりを回っている。この惑星系は誕生から1300万年しかたっておらず、太陽系よりはるかに若い。この惑星より主星に近いところには無数の彗星からなる円盤状の領域があるが、その内部は大きくかき乱されている。天文学者たちは、太陽系のカイパーベルト(海王星の軌道より外側にある低温の領域で、冥王星をはじめとする無数の太陽系外縁天体がある)をもっと大きく無秩序にしたような領域だと考えている。

 「この惑星系は、つい最近、何らかの激しい重力相互作用によって乱されたのだと考えられます」とカラス氏。

 アリゾナ州立大学の大学院生アブヒジト・ラジャン氏によると、観測の結果、HD 106906bが惑星系からはじき出される過程で、彗星が集まっている円盤領域から破片をいくらか持っていった可能性があるという。惑星は、大量のダストからなる巨大な輪に囲まれているか、ダストや雲に包み込まれているのかもしれない。

 通常、若い恒星のまわりを運動する惑星は、レコード盤の溝をなぞるように、すべて同じ平面内を運動する。だとしたら、HD 106906bはカイパーベルトに相当する円盤状の領域と同じ平面内にあるはずだ。ところが実際には、この惑星は主星から非常に遠い外縁部にあるだけでなく、ダストの帯の平面からも大きく外れたところにある。このことは、HD 106906bがこの寂しい場所で形成されたか(天文学者は、その可能性は低いと見ている)、何らかの激しい重力相互作用により、生まれた場所から外側にはじき飛ばされてしまったことを意味する。

 カラス氏は「惑星系の軌道面の外で惑星が形成されることはないのです」と言う。

かつての太陽系と似ている?

 科学者たちは、若い惑星系の生みの苦しみの現場を見ているのではないかと推測している。そこでは惑星たちが押し合いへし合いしていて、ときには激しい衝突も起こる。

 私たちの太陽系も、巨大惑星が外側に向かって移動しはじめた約40億年前に、同じような“発作”を経験している。巨大惑星の移動が引き起こす無秩序状態の中で、小さい天体ははじき飛ばされ、天王星と海王星は場所が入れ替わった。それだけではない。木星の重力により第5の巨大惑星が太陽系からはじき出され、宇宙のどこかに飛んでいってしまった可能性が高いのだ(参考記事:「冥王星の向こうに未知の惑星が存在か」)。

 HD 106906bが惑星系のさらに外側に向かって移動し続けているのか、それともこの場所に腰を落ち着けているのかは、まだ分からない。ラジャン氏は、惑星はこの場所にとどまりそうだが、永遠の夜を漂流する浮遊惑星として銀河系内をさまようことになる可能性もあると言う。

 カリフォルニア工科大学のコンスタンティン・バティジン氏も「今後の動き方よっては、この惑星が最終的に浮遊惑星になる可能性は大いにあります」と言う。

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