惑星が生まれる円盤が回る瞬間を初めて捉えた、しかも一部は理論どおりに動かない

惑星が生まれる円盤が動く様子は、これまで一度も見られていなかった。生まれたガスと塵にいまも包まれているほど若い恒星 AB Aurigae の周りで、その円盤が実際に回転する過程が初めて追跡された。静止した肖像ではなく、動く惑星のゆりかごを直接捉えた初の映像である。そしてその動きは、教科書の予想と完全には一致しない。

原始惑星系円盤とは、新しい恒星の周りに残された物質であり、惑星や衛星、彗星が組み上がる素材だ。これまでこうした円盤を見るとは、実質的に一枚の写真を撮ることだった。美しく静止した一瞬から、天文学者は全体がどう回っているはずかを推測してきた。動きを見るのはそれとは別物だ。根拠のある推測が測定に変わり、驚きは測定の中にこそ宿る。

円盤の大部分は素直にふるまう。外側の領域は、太陽の周りに惑星をとどめるのと同じ軌道力学に従って恒星を取り巻く。内側に入ると、いくつかの領域が予想された模様から外れる。ガスと塵が積み重なる明るい結び目は、成長中の巨大惑星が物質を引き寄せるであろう場所にちょうど位置する。小さすぎたり暗すぎたりして正面からは見えない構造が円盤に落とす淡い影は、滑らかで何もない円盤が許すよりも速く回る。研究チームはこの食い違いを、いまも質量を集めつつある巨大惑星の指紋として読み解く。

円盤は私たちの近所の尺度では巨大で、地球と太陽の距離のおよそ30倍から600倍まで広がる。その内側ではすでに一つの惑星が撮像されている。木星のおよそ9倍の質量をもつガス惑星 AB Aurigae b で、地球・太陽間距離の約93倍のところを回る。新たに見えた動きは、それが孤立しておらず、恒星のより近くで別の天体が形をとりつつあることを示唆する。

この映像は、チリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡に搭載された装置 SPHERE から得られた。恒星の輝きを覆い隠し、その周囲の淡い物質を浮かび上がらせるために作られた装置だ。CNRS とボルドー大学の天文学者は、円盤の塵粒子が放つ赤外線を地図にし、別々の観測期間のあいだにこれらの構造がどう動いたかを比べて回転を再構成した。

慎重さはこの手法に組み込まれている。形成中の惑星は撮影されておらず、円盤が乱れる場所から推定されたものであり、影や明るい領域は肖像ではなく間接的な手がかりにすぎない。動きを比べる相手のモデルにはそれぞれの前提があり、観測は4年に及ぶとはいえ、公転は数百年かかる。いくつもの生涯にわたって流れる映画の、ほんの数コマでしかない。隠れた惑星という読みはこのずれの最も自然な説明だが、唯一の説明ではない。

この研究は学術誌 Astronomy & Astrophysics に掲載され、4年にわたって集めた3回の観測に基づく。チームは、次世代の巨大な地上望遠鏡が稼働するのに合わせて円盤の観測を続ける考えだ。それらの装置は、いま見えている動く影を、影を落とす惑星そのものへと変えてくれるはずだという。

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