天文学者らの国際協力により、70～170個の放物線惑星が発見されたと報告されており、これは前例のない科学的成果である。
放浪惑星は、不気味であると同時に謎めいている。暗い星間空間を漂うこれらの惑星は、主星を持たず、起源の恒星系から離脱したか、そもそも起源の恒星系を持たなかったかのいずれかである。天文学者が自由浮遊惑星の存在を初めて知ったのは1990年代だが、その形成条件、大きさや組成、銀河系における相対的な存在比など、多くの未解明の謎が残されている。
本日ネイチャー誌に掲載された研究は、天文学の新たな課題を前進させるものです。科学者チームが、天の川銀河の近傍領域であるさそり座上層OB星団（「近傍」とは、420光年離れた場所を指します）で、170個以上の浮遊惑星を発見したのです。これは、既知の自由浮遊惑星の総数を実質的に倍増させ、銀河系に存在する浮遊惑星の総数が膨大であることを示しています。実際、天の川銀河に潜んでいると疑われる浮遊惑星の総数は、故カール・セーガンを大いに誇りに思わせたことでしょう。おそらく数十億、あるいは数兆個に達するでしょう。
新たに発見された放物惑星は、ヨーロッパ南天天文台、カナダ・フランス・ハワイ望遠鏡、すばる望遠鏡、そしてESAのガイア衛星による観測データを含む、約20年分の天文データから検出された。ボルドー大学の天文学者でプロジェクトリーダーのエルヴェ・ブイ氏は、NOIRLabの広範な天体データアーカイブを通じて入手可能なデータは「この研究の基盤」となると、NOIRLabの声明で説明した。
ボルドー大学の天文学者で、今回の研究の筆頭著者であるヌリア・ミレット＝ロイグ氏はメールで、今回の研究は「空の極めて広い領域」、約170度四方の領域をカバーしており、これはこれまでの調査よりもはるかに広い範囲だと述べた。「これは、公開アーカイブに収蔵されているすべての画像と私たち自身の観測結果を統合することで可能になりました」と彼女は述べた。8万枚、合計100テラバイトという膨大な量のデータを処理するため、研究チームは「最新の統計ツールとデータマイニング技術を組み合わせる」必要があったという。
この研究の重要な点は、漂遊惑星を発見するために用いられた手法でした。自由浮遊惑星の検出は困難です。なぜなら、それらは主星と関連しておらず、広大な宇宙空間のどこに位置しているかがすぐには分からないからです。漂遊惑星を検出する従来の手法であるマイクロレンズ法は、漂遊惑星と無関係な背景星の偶然の配置に依存しています。マイクロレンズ法の問題点は、それが一回限りの現象であることが多く、漂遊惑星が二度と観測されない可能性が高いことです。太陽系外惑星を長期間にわたって研究できないことは、大きな制約となります。
この新たな研究の興味深い点は、新たに発見された放浪惑星が将来的に研究される可能性があることです。ミレット＝ロイグ氏と同僚たちは、わずか数百万年前に形成された放浪惑星の中には、いまだに非常に高温で、望遠鏡で直接検出できるものがあるという仮説の下、研究を進めました。研究チームはこの研究のために、8万枚の広視野画像を精査し、可視光線と近赤外線の幅広い波長域で光を測定しました。また、これらの天体の微小な動きも測定し、これらの天体が主星なしで宇宙空間を飛び回っているという説をさらに裏付けました。
候補天体は3,455個にも上り、そのうち70個から170個は木星サイズの天体で、真の漂遊系外惑星とみなされた。天文学者たちは、その領域の推定年齢と天体の質量に関する不確実性のため、正確な数を特定できなかった。
「各惑星の明るさを理論モデルと比較することで、個々の質量を推定することができました。主な難しさは、惑星は若いうちは比較的明るく、時間の経過とともに急速に暗くなってしまうことです」とミレット＝ロイグ氏は説明する。「そのため、惑星の年齢が正確に分かっていない場合（私たちのサンプルの場合がまさにそうですが）、古い質量の大きい惑星と、より若いが質量の小さい惑星を区別することが困難になります。」
これらの推定される放浪系外惑星の正確な年齢と質量を測定するための追跡研究が計画されており、同時に「有効温度や組成といった他の物理的特性を決定する」ための分光観測も計画されていると彼女は述べた。今後建設予定のウェッブ宇宙望遠鏡、超大型望遠鏡（ELT）、ヴェラ・C・ルビン宇宙望遠鏡といった将来の観測所によって、これらの結果がさらに検証される可能性がある。
この研究のもう一つの興味深い点は、放浪惑星の形成条件について示唆を与えてくれることです。このような惑星がどのように誕生するかを説明する理論は2つあります。放浪惑星は、主星の周りの原始惑星系円盤から形成され、その後星間空間に放出されるか、あるいは星を形成するには小さすぎるガス雲の崩壊によって形成されるかのいずれかです。
ミレット＝ロイグ氏は、今回の研究で観測された漂遊天体の総数は、「小さな分子雲の崩壊によって恒星のように形成されると予想される自由浮遊惑星の数を超えており、他のメカニズムが働いていることを示唆している」と述べた。したがって、天文学者たちは「両方のメカニズムが作用しており、最終的な惑星群への放出の寄与は相当なものに違いないと言える」と述べている。
放浪惑星は両方のプロセスによって生成される可能性が高いため、放浪惑星の総数は膨大になるはずです。カール・セーガンの膨大な数のように。今後の追跡研究と将来の望遠鏡のおかげで、今後数年間でさらに多くのことがわかるようになると期待できます。
さらに：親星がなくても、放浪惑星が形成される可能性があります。
