2年前、天文学者たちは太陽系外の惑星の周りに周惑星円盤のようなものを発見しましたが、確信は持てませんでした。その後の観測で彼らの予測が正しかったことが示され、この発見は系外衛星と、それらが誕生しつつある恒星系でどのように形成されるかについての理解を深める可能性を秘めています。
原始惑星PDS70cには周惑星円盤が存在することが、天体物理学ジャーナル・レターズ誌に掲載された新たな研究で明らかになった。科学者たちは2年前に発表された研究でも周惑星円盤の存在を示唆していたが、円盤と周囲の環境を区別することができず、その存在は疑わしいとされていた。チリのアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）による追跡観測が、この確認の鍵となった。
「アルマ望遠鏡による観測は非常に高い解像度で行われ、円盤が惑星と関連していることを明確に特定し、その大きさを初めて制限することができました」と、天文学者ミリアム・ベニスティ氏は声明で説明した。この研究を率いたベニスティ氏は、フランスのグルノーブル大学とチリ大学の研究者である。
研究チームはサブミリ波（マイクロ波と赤外線の中間に位置する波長）でこの系を観測し、PDS70cの周回軌道上に大量の塵が存在することを確認した。この円盤が太陽系内にあるとすれば、太陽中心から地球の軌道をわずかに超える距離まで広がることになる。
この木星に似た原始惑星は、同じく巨大な兄弟惑星であるPDS70bと共に、地球から370光年離れた500万歳の若い恒星の周りを公転しています。この恒星自体には恒星周回円盤があり、2つの原始惑星はその中で物質を吸い上げ、周囲にポケット、つまり空洞を形成しています。PDS70bとPDS70cはどちらも巨大ガス惑星で、主星からそれぞれ22 AUと34 AUと遠く離れています。ちなみに、海王星は太陽から30 AU離れており、地球から太陽までの平均距離は1 AUです。
PDS70cの周りの惑星周回円盤は土星の環のおよそ500倍の大きさで、新しい論文が指摘しているように、この円盤の質量は地球の月と同じ大きさの系外衛星を最大3つ形成できる可能性がある。
興味深いことに、今回の研究ではPDS70bの周囲に周惑星円盤が存在する可能性は否定されている。科学者たちは、PDS70bの兄弟である貪欲なPDS70cは共有が苦手で、必要な構成物質を独り占めしてしまったと述べている。
論文の共著者でヨーロッパ南天天文台の研究員であるステファノ・ファッキーニ氏は、「このシステムは、惑星と衛星の形成過程を観測し研究するユニークな機会を提供してくれる」と語る。
実際、PDS70cの周囲に周惑星円盤が存在することが確認されたことで、系外衛星とその形成過程に関する既存の理論に新たな解明がもたらされる可能性がある。考えられるシナリオの一つとして、原始惑星が周囲の恒星円盤から質量を奪い、その結果生じた質量塊が形成中の惑星に落下するというものがある。しかし、一部の物質は軌道上に留まり、集まって天然の衛星を形成する。
これは非常に興味深い発見ですが、研究チームはPDS70システムでの観測をまだ終えていません。彼らはすでに、チリのアタカマ砂漠に現在建設中のESOの超大型望遠鏡（ELT）の観測に期待を寄せています。この装置を用いることで、天文学者たちはPDS70システムのさらに高解像度のスキャン画像を取得し、周惑星円盤を移動するガスの3次元画像を構築することを期待しています。
さらに：天文学者の疑問：衛星に衛星は存在するのか？
