幼児が一人で通りを歩いているのを見るのは正しくありません。幼児は悪党になるだけではなく、悪党になるとすぐに親や祖父母、教師に追い詰められ、本来の場所に戻されます。ほとんどの惑星は、よちよち歩きの幼児のようなものです。恒星の周りをきちんと軌道を描いて回っています。それは、黄色い星、赤い星、若い星、古い星、さらには複数の星を持つ星系である可能性があります。しかし、幼児とは異なり、奇妙なことに星の重力に縛られずに、惑星が暴走しているのを見つけることがあります。私たちの 1 人によるこのビデオ イラストでわかるように、これらの「自由に浮遊する」惑星は、星の周りを周回するのではなく、星の間を移動します。
系外惑星 (他の恒星を周回する惑星) は、見つけるのが難しいものです。系外惑星の現在のサンプルの大部分は、主星の明るさや運動に対する惑星の間接的な影響を測定することによって発見されました。しかし、ローグ惑星には主星がありません。星間天体「オウムアムア」や「ボリソフ」のような不正な世界が私たちの太陽系に侵入する可能性は基本的にゼロであるため、これらの星間放浪者に興味がある人は、間近で見ることを当てにすることはできません.そしてもちろん、接近すると惑星の軌道が不安定になる可能性があるため、接近は本当に望んでいません。
自由浮遊惑星を検出する最も直接的な方法は、単純に写真を撮ることです。そこで、私たち 3 人の天体物理学者と他の 9 人の同僚は、さそり座 (ご想像のとおり…) さそり座の近くにある赤ちゃん星のグループであるさそり座上部に照準を合わせました。 Nature Astronomy にオンラインで掲載された新しい論文で 、私たちはそこに約100個の自由浮遊惑星の発見を提示します。これは、現在のサンプルの約2倍の前例のない豊富な不正惑星です。惑星の光をかき消す星はありませんが、惑星を加熱して明るく輝かせる星もありません。したがって、最善の解決策は、惑星が冷えて形成からの熱を失う前に、若い惑星を捕まえることです。短い時間枠の間、それらは検出するのに十分な明るさを保ちます。それは、惑星が若い場所、つまり星形成領域、星や惑星の発祥の地を探すことを意味します。
さそり座上部は太陽に非常に近いため、非常に大きく見えます。その範囲は約 170 平方度です。これは、850 個の満月を含む空の領域に相当します。この地域の良い写真 (しゃれが意図されています) を取得することは、大変な努力でした。星がどこでどのように形成されるかを理解する取り組みである Cosmic-DANCE プロジェクトの一環として、過去 20 年間に多数の異なる望遠鏡で撮影されたこの地域の 80,000 枚を超える広視野画像を編集しました (合計すると 100 を超える)。数テラバイトのハードディスク容量)。
これらの画像に含まれる 1,000 万を超える光源の明るさと色を分析しました。この領域がどれほど大きいかを考えると、光源の動きを使用して、さそり座上部に属する星の一部を、私たちの銀河 (または他の銀河) の遠く離れた背景にある星から分離しました。私たちのサンプルに含まれる自由浮遊惑星の正確な数を特定するのは困難です。これは、星形成領域 (ひいては、各不正惑星) の正確な年齢に依存するためです。
これは、自由に浮遊している各惑星の明るさしか測定できず、実際の質量やサイズを測定できないためです。惑星が古ければ古いほど、現在の明るさに達するまで冷却される時間が長くなるため、形成されたときの明るさ (および質量) が高くなります。木星の質量の約 13 倍よりも重い天体は褐色矮星です。それらは多くの点で（サイズを含めて）巨大ガス惑星に似ていますが、重水素の核融合によって内部で熱を発生します。褐色矮星のカットオフを念頭に置くと、さそり座上部が古い側にある場合、サンプルで最も明るい天体は木星質量の 13 倍を超えている可能性が高く、領域が若い側にある場合は木星質量の 13 倍未満である可能性があります。
自由浮遊惑星のサンプルを使用して、初めてその起源の問題に取り組むことができます。これらの天体は小さな星として形成されたのでしょうか?何十年にもわたる研究により、星は一般に質量のパターンに従って形成されることがわかっています。これは、それほど詩的ではなく、初期質量関数と呼ばれています。 .さまざまな初期質量関数をテストしたところ、さそり座上部の自由浮遊惑星の豊富さを説明できるものはないことがわかりました。私たちが見つけたはぐれた惑星の大部分は、何か別のメカニズムによって生み出されたに違いありません。
最も可能性の高い説明は、さそり座上部の他の星の周りに多くの不正な惑星が形成されたが、後に星間空間に放出されたというものです。巨大惑星系における動的不安定性は、基本的に普遍的であることを私たちは知っています。コンピューターシミュレーションは、それぞれの不安定性が惑星の重力散乱につながることを示しています.最も可能性の高い結果 (下のビデオに示されている) は、1 つまたは複数の惑星が星系から完全に追い出され、悪党として残りの人生を過ごすよう呪われていることです。
私たちのサンプルには、群れのモンスターのみが含まれています。木星の少なくとも 4 倍の質量を持つ惑星 (木星自体は地球の 300 倍の質量) しか検出できません。ほぼ間違いなく、まだ検出できない小さな不正な惑星が山積みになっています。系外惑星のサンプルからの統計によると、木星質量のガス巨星の 4 つごとに、海王星サイズの惑星が 10 個以上存在し、少なくとも地球サイズの惑星が存在することが示唆されています。さそり座上部だけでも、何千もの自由浮遊地球質量惑星があるかもしれません。銀河全体に外挿すると、これは巨大な岩石惑星の集団を暗示しています。
ならず者の世界での生活の主な課題は、体温を維持することです。ならず者の惑星は、特に生命体が液体の水を必要とする場合、以前の内部熱を保持するためにサーマル ブランケットを必要とします。水素分子の 10 ～ 100 気圧の大気または厚さ数キロメートルの氷の層は、それぞれ数十億年にわたって液体の水を維持するのに十分な断熱材を提供できます。恒星のない生命への最善の希望は、自由に浮遊するガス巨星を周回する大きな衛星のシステムにあるかもしれません。木星の周りのガリレオ衛星から、巨大ガス惑星の重力による屈曲の繰り返しによって生じる潮汐加熱が何十億年も持続し、自由浮遊惑星の月の主要な熱源である可能性があることがわかっています。このような設定は、2 つの異なる角度からもっともらしく思われます。シミュレーションでは、ガス巨星がそのホーム システムから放出されても、衛星は無傷のままであることが多いことが示されています。そして、はぐれた巨大ガス惑星がミニスターとして形成された場合、惑星や月が形成される独自の縮小された原始惑星系円盤を持っている可能性があります。
私たちの研究は、宇宙のカーテンの背後にある巨大ガス惑星の姿を初めて垣間見たものです。今後数年間で、より明確で深い観測により、これらの自由浮遊生物がどこで発生したのか、そしてそれらが最も弱い星を表しているのか、惑星系の激しい噴出物を表しているのか、あるいはおそらく他の何かを表しているのかを正確に解明したいと考えています.
ショーン・レイモンドは、フランスのボルドー天体物理学研究所で働くアメリカの天体物理学者です。彼はまた、サイエンスとフィクションのインターフェース (planetplanet.net) でブログを書いており、最近、天文学の詩の本を出版しました。
Nuria Miret-Moig は、ウィーンで天体物理学のポスドク研究員として働いています。彼女は、これらの結果を示す科学論文の筆頭著者です .
エルベ・ブイは、ボルドー天体物理学研究所の教授であり、コズミックダンス プロジェクトのリーダーです。
