生れたよ！何が生まれたかって？惑星だよ！

　史上初めて惑星の赤ちゃんの姿がとらえられたそうだ。それは地球から370光年先にあるK型主系列星の周囲を囲む塵の円盤の中に道を作っている。

　恒星は「PDS 70」といい、以前よりその軌道に惑星が存在するのではないかと疑われてきた星だ。新たに発見された惑星には「PDS 70b」という名前が授けられた。


ESOcast 169 Light: First Confirmed Image of Newborn Planet (4K UHD)

・惑星の形成

　惑星の形成については非常に明確かつ現実的なモデルがあるが、それを証明することは少々難しかった。

　星が新しく形成されたとき、赤道の周りに塵・岩石・ガスの渦巻く円盤を伴うことが知られている。これらが互いに衝突し、徐々に重力を強め、軌道経路から物質を集めることで、次第に惑星が形成されると考えられている。

　これまでこうした軌道のクリアリングを示唆する”すきま”を持ついくつかの原始惑星系円盤が発見され、さらに惑星の存在を裏づけるスペクトルデータまで入手されてきた。

地球から450光年離れたLkCa 15と呼ばれる星のデータ

image credit:Sallum/University of Arizona


　しかし生まれようとしている惑星を実際に撮影することは簡単ではない。その理由は、普通、外惑星はあまりにも遠すぎるため、光学望遠鏡で捉えるには暗すぎるからだ。

　しかも恒星の輝きによって惑星が反射する光が隠されてしまう場合はなおさらだ（昼間に地上から星が見えないのもこの理由）。


・PDS 70に意味ありげなすきまを発見

　2012年、PDS 70の原始惑星系円盤に意味ありげなすきまが発見された。日本のすばる望遠鏡が発見したものだ。


image credit:若い太陽のまわりの惑星誕生現場に見つかった巨大なすきま～複数の惑星が誕生している現場か？～ | 国立天文台(NAOJ)

　マックス・プランク天文学研究所とヨーロッパ南天天文台が惑星の赤ちゃんを探すことにしたのはこの場所だ。

　「若い恒星の周囲のこうした円盤は惑星が生まれる場所ですが、これまでそこに惑星の赤ちゃんがある兆しを検出できたことは数えるほどです」とマックス・プランク天文学研究所のミリアム・ケプラー氏は話す。

　「問題は、惑星候補のほとんどが円盤の中にあったことです」

　だがPDS 70については新しい惑星を探す上で都合のいい特徴があった。原始惑星系円盤の半径が130au（1auは地球と太陽の距離）と大きいのだ。

　PDS 70はK型主系列星であり、質量は太陽のそれよりわずかに軽く、それほど明るくもない。つまりコロナグラフ観測にはうってつけだということだ。


・「PDS 70b」誕生の瞬間


image credit:.eso

　画像中央にある黒い円は、恒星の明るい光を遮り、他の天体を見えるようにする遮光円盤だ。くわえて、光の特定の波長を遮る特殊なフィルターも使用されている。

　これを可能にしたのが、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡に装着される「SPHERE」という惑星発見に特化した観測機器だ。

　そのコロナグラフフィルターと偏向フィルターを用いることで、PDS 70の原子惑星系円盤のすきまを軌道する巨大な惑星が発見された――すなわち、おそらくはまだ物質を蓄積する過程にあるということだ。


image credit:eso

・PDS 70bの詳細も明らかに

　そのスペクトル解析から、質量が木星の数倍あり、軌道は22auであることが判明。太陽の周囲を周る天王星のそれよりも少し遠い距離だ。

　公転周期は120年で、表面温度は1200ケルビンである。太陽系で最も熱い金星ですら平均737ケルビンなのだから、太陽系のどの惑星よりもずっと熱いことになる。またPDS 70bは雲に覆われているらしく、コアや大気からの放射線を修正している。

　居住可能ではないだろうが、今後の外惑星研究では主要な標的になりそうな感じだ。現在進行形で形成過程にある惑星が発見されたのは史上初のことで、惑星科学にとって重要な発見である。


References:eso.org / 研究論文1（Astronomy & Astrophysics） / 研究論文2（Astronomy & Astrophysics）/ written by hiroching / edited by parumo