自由浮遊惑星は、本来の母星系から投げ出され、どの恒星にも縛られていない。新たな研究では、これまでに発見された中で最も小さな浮遊惑星について記述されており、これはアインシュタインに着想を得た手法を新たな極限まで推し進めた天文学的成果である。
放浪惑星、別名自由浮遊惑星は、どの恒星にも重力で繋がれておらず、文字通り星間空間を疾走している。このような惑星が存在すること自体が不気味だが、放浪惑星は非常に一般的である可能性があり、今年初めの研究では、天の川銀河には数兆個もの放浪惑星が存在する可能性があるとされている。
自由浮遊惑星は、強力な重力摂動によって誕生の地から投げ出され、放浪の旅を始めます。実際、私たちの太陽系も、約40億年前、木星が新たに形成された惑星を宇宙の深淵に投げ捨てた際に、そのような惑星を失った可能性があります。放浪惑星の大部分はそれほど大きくないと予想されており、惑星形成理論では地球の0.3倍から1倍の質量が示唆されていますが、木星ほどの大きさの太陽系外惑星も含まれることがあります。
先週、天体物理学ジャーナルに掲載された新たな研究で、ポーランドを率いる天文学者チームが、これまでに発見された中で最も小さな漂遊惑星について報告しました。彼らの研究は、ほとんどの漂遊惑星は比較的小さいという考えとよく一致しています。新たな研究が示すように、新たに発見された漂遊惑星の質量は0.3地球質量から2.0地球質量の間です（ちなみに、火星は0.1地球質量をわずかに上回る程度です）。しかし、ガイア・コラボレーションが収集したデータは、質量が小さい方に近いことを示唆しており、研究者たちが言うように、おそらく「地球質量未満」の天体であると考えられます。
自由浮遊惑星は豊富に存在するかもしれませんが、その検出は非常に困難です。通常、太陽系外惑星は、地球から見て主星の前を通過する際に発見されます。この現象は、トランジット法と呼ばれています。数日、数か月、あるいは数年後に再びこの現象が見られれば、科学者はそれが主星に束縛された太陽系外惑星であると判断できます。しかし、これは放物線惑星には当てはまらないため、科学者は別の方法、つまりアルバート・アインシュタインの一般相対性理論によって予測された方法に頼る必要があります。
これは重力レンズ効果と呼ばれ、トランジット法と同様に、私たちの視点から見ると2つの恒星が合体する現象です。ただし、暗くなる恒星ではなく、合体によって光が曲げられ、手前の天体の周囲に一時的なリングが形成されます。
「地球上の観測者と遠方の源星の間を質量の大きい物体（恒星または惑星）が通過すると、その重力によって源星からの光が偏向し、焦点が合う可能性があります」と、カリフォルニア工科大学のポスドク研究員で、今回の研究の筆頭著者であるプシェメク・ムロズ氏はワルシャワ大学の声明で説明した。「マイクロレンズ効果を観測できる可能性は極めて低いです。なぜなら、源星、レンズ、観測者という3つの物体がほぼ完璧に一直線に並んでいなければならないからです。もし源星を1つだけ観測したとしたら、源星がマイクロレンズ効果を受けているのを観測するには、ほぼ100万年も待たなければなりません。」
ムロス氏とその同僚はOGLE（光学重力レンズ効果実験）のメンバーであり、チリのラス・カンパナス天文台にある口径1.3メートルのワルシャワ望遠鏡を用いて今回の発見に至りました。OGLEチームはこの手法に精通しており、これまでにも多くの浮遊惑星を発見しています。発見確率を高めるため、チームは望遠鏡を天の川銀河の星密度の高いバルジに向けました。その結果、OGLE-2016-BLG-1928と名付けられたマイクロレンズ効果現象が検出されました。
天文学者たちは、重力光リングに加えて、もう一つの重要な要素、すなわちレンズ効果の持続時間を考慮しました。非常に質量の大きい天体は数日間続くマイクロレンズ効果を引き起こす可能性がありますが、一部の放物面惑星は数時間しか持続しない現象を引き起こす可能性があります。これらの測定は、持続時間からレンズ効果天体の質量を推定できるため、重要です。
OGLE-2016-BLG-1928の持続時間はわずか42分だったため、比較的低質量の天体である可能性が高いと考えられます。この天体の大きさは火星と地球の間と推定され、著者らは火星の約3倍の大きさである可能性が高いと述べています。研究によると、42分という持続時間は「これまでに発見された最も極端な短時間スケールのマイクロレンズ」であり、研究者らは次のように付け加えています。「OGLE-2016-BLG-1928の特性は、短時間スケールのマイクロレンズ現象の検出における現在の限界の限界に迫るものであり、今後、極めて短い時間スケールの現象を調査する際に直面するであろう課題を浮き彫りにしています。」
この太陽系外惑星が実際に恒星を周回している可能性もあるが、科学者たちはそれを発見できなかった。少なくとも、この天体から8 AU（地球から太陽までの平均距離は1 AU）以内に恒星を見つけることはできなかった。OGLEプロジェクトの主任研究者であるアンジェイ・ウダルスキ氏は、この新たな論文は「低質量の自由浮遊惑星は地上の望遠鏡を用いて検出し、その特徴を明らかにすることができる」ことを示していると述べた。
残念ながら、この小さな失われた惑星について私たちが知っているのはこれだけです。化学組成や温度といったその他の情報は、天文学的な限界により、現時点では知ることができません。これらの魅力的な天体の調査を続けることで、将来的にはこれらの詳細も明らかになることを期待しています。
