垂直惑星:ユニークな系外惑星系の発見

惑星は整った平らな円盤の星の周りを回っているだけだと思っているなら、考え直してください。科学者たちは、この奇妙な種類の惑星についての説得力のある証拠を発見しました。この惑星は、1 つだけではなく 2 つの褐色矮星の周りを周回し、それぞれの軌道に対してほぼ 90 度傾いた急進的な軌道で周回します。

天力学のダンスの中に埋もれていたこの画期的な発見は、極周回惑星、つまり一対の恒星体をその軌道面に対して垂直に周回する惑星の既知の最初の事例を示唆している。一部の天文学者はこのようなことが起こり得ると疑っていましたが、これは惑星系がどのように形成され、どのように動作するかに関するルールブックの一部を書き換えることになります。

「この構成が存在するという信頼できる証拠の検出に携わることができて、特に興奮しています」と、本日 Science Advances に掲載された研究を主導した英国バーミンガム大学博士課程の学生、トーマス ベイクロフト氏は述べています。

宇宙の干し草の山の中の針

天文学者たちは、太陽系の外にある数千の系外惑星を発見しました。それらのほとんどは、私たちの太陽系のような単一星系にあります。数十個の連星が2つの太陽の周りを繊細に踊って周回しています。しかしジオメトリは全く異なります。新しい発見はその型を破ります。この惑星は平らではありません。直立します。

南の空、およそ 100 光年離れたところにある、2MASS J15104786-2818174 (ありがたいことに 2M1510 と短縮されました) として知られる星系には、2 つの褐色矮星が含まれています。褐色矮星は完全な星ではありません。彼らは、核融合を引き起こすほど大きくなることのなかった宇宙の劣等生です。このペアは 20.9 日ごとにお互いの周りを旋回し、緊密で偏心したループを完成させます。

これだけを見ても、これは異常なシステムであり、このタイプのシステムとしてはこれまでに 2 番目に発見されただけであることがわかります。しかし、この惑星には、2 つの主星の軌道に直角な軌道上でこれまでに発見された最初の系外惑星も含まれています。

さらに面白くなります。軌道の向き、つまり最も近い点と最も遠い点を結ぶ線は、後反運動として知られるプロセスで時間の経過とともにゆっくりと変化します。 2M1510 では、この歳差運動は逆方向に起こっており、いわゆる逆行歳差運動は非常に珍しいものです。

簡単に言うと、これは非常に珍しい機能を 1 つだけではなく、いくつか備えたシステムです。

何がそれを手放したのでしょうか？小さなぐらつき

科学者たちは惑星侵入者を直接見ることによってではなく、褐色矮星の軌道が時間の経過とともに変化するのを観察することによって発見した。ベイクロフトとチームは、チリにある超大型望遠鏡の UVES 装置からのデータを使用し、各褐色矮星の動径速度 (前後のぐらつき) を追跡しました。星が暗いにもかかわらず、その精度は驚くべきもので、秒速 47 メートル、つまり時速 160 マイル強でした。

彼らは、強力なモデルと軌道シミュレーションを使用して、一般相対性理論、潮汐力、星系の遠く離れた第三の星、さらには奇妙な回転効果など、既知の原因を排除しました。歳差運動の速度や方向を説明できる人は誰もいませんでした。

残された唯一の説明は、褐色矮星のペアに対して垂直に公転する惑星であるということです。

「私たちは考えられるすべてのシナリオを検討しましたが、データと一致する唯一のシナリオは、惑星がこの連星の周りの極軌道上にある場合です」とベイクロフトは言います。

少しの運があれば、うまくいくこともあります

この発見は、惑星がどのように形成されるかについての私たちの仮定に疑問を投げかけます。ほとんどのモデルは、惑星が星の周囲で渦を巻く塵とガスの平らな円盤から合体することを示唆しています。しかし、極軌道にはまったく異なるものが必要です。つまり、歪んだ円盤や位置がずれた円盤、または惑星を奇妙な軌道に押し込んだ宇宙の衝突などです。

基本的に、これは惑星の構造が連星とその円盤の複雑な重力バレエによって形作られることを示しています。それは形成と移動のエキゾチックな経路を示唆しています。この中で、ガス雲がねじれ、回転して、ほとんど不可能だと考えられていた軌道を作り出します。そして、それは、私たちが単に盲目だった隠れた惑星群への扉を開きます。この世界は、通常の意味で「周り」を周回しているのではなく、宇宙の側転で星の「上」を周回しています。

このような惑星が他にどれだけ存在するかはわかりません。これでも発見されたのはかなり幸運でした。

「私たちの観測がそのような惑星や軌道配置を探すために収集されたものではないという意味で、この発見は偶然でした。そのため、これは大きな驚きです」とトライオー氏は言う。 「全体として、これは私たち天文学者だけでなく、一般の人々にとっても、私たちが住む魅力的な宇宙で何が可能であるかを示していると思います。」

惑星は直接観察されていないため、その正確な大きさや構成はわかりません。しかし、それでも、私たちはそれが驚くべき発見であることを知るのに十分な知識を持っています。この新しい極惑星の登場により、私たちは自然が常に線の内側に色を付けるわけではないことを思い出させられます。惑星は常に時計の針のように周回しているわけではありません。宇宙の期待を大胆に無視して、横向きに踊る人もいます。