3つの太陽を持つ珍しい惑星の軌道は超奇妙

3つの太陽を持つ珍しい惑星の軌道は超奇妙

天文学者たちは、地球から1800光年離れた場所に三連星系を持つ太陽系外惑星の存在を確認した。複数の恒星からなる系外惑星は稀だが、この天体はその不可解な軌道配置により、特に異例である。

KOI-5Abの最初の痕跡は、2009年にNASAのケプラー宇宙望遠鏡によって発見されましたが、それはミッションのごく初期段階であったため、より容易なターゲットを優先するために、この太陽系外惑星候補は除外されました。ケプラーは輝かしい9年間の運用期間中に4,760個の太陽系外惑星候補を発見し、そのうち約半数はまだ確認されていないことを考えると、これは決して悪い判断ではありませんでした。

「KOI-5Abは複雑で、候補は数千もあったため、見送られました」と、NASA太陽系外惑星科学研究所の主任科学者であるデビッド・チアーディ氏はNASAの声明で説明した。「KOI-5Abよりも候補になりやすいものがあり、ケプラーから毎日新しい発見があったため、KOI-5はほとんど忘れ去られていました。」

Ciardi氏は同僚と共に、NASAのトランジット系外惑星探査衛星(トランジット系外惑星サーベイ衛星)と、ハワイのケック天文台を含む複数の地上望遠鏡を用いて、KOI-5Abを新たな視点で観測しました。チームはついにKOI-5Abが正真正銘の系外惑星であることを確認し、その過程で、その恒星環境に関する興味深い、しかし完全に不可解な側面もいくつか明らかにしました。カリフォルニア工科大学の研究天文学者であるCiardi氏は、先日、アメリカ天文学会のオンライン会議でチームの研究結果を発表しました。

太陽系外惑星 KOI-5Ab の軌道面と、恒星 KOI-5A と KOI-5B が共有する軌道面を示す図 (縮尺どおりではありません)。
太陽系外惑星KOI-5Abの軌道面と、恒星KOI-5AとKOI-5Bが共有する軌道面を示す図(縮尺は正確ではない)。図:Caltech/R. Hurt(赤外線処理・分析センター、IPAC)

KOI-5Abの確認は、実績のあるトランジット法を用いて行われました。これは、周回惑星が私たちの視点からその主星の前を通過することで、一時的に暗くなるというものです。この確認は、別の手法であるウォブル法によってさらに検証されました。ウォブル法では、周回惑星のわずかな重力による引力によって、主星が検出可能な揺れを起こすことが観測されます。トランジット法にはTESSが、ウォブルの検出にはKeckが使用されました。これらのデータを組み合わせることで、研究者たちは4つ目の恒星などの他の可能性を排除することができました。

KOI-5Abは、大きさから海王星に似たガス巨星である可能性が高い。三連星系内に位置し、軌道はやや奇妙だが、全体的な環境は想像ほど混沌としていない。

KOI-5Abは3つの伴星を持つにもかかわらず、5日周期で単一の恒星KOI-5Aの周りを公転しています。この主星は近くの恒星KOI-5Bと相互軌道を描いており、2つの恒星は30年周期で互いの周りを公転しています。さらに遠い恒星KOI-5Cは、このペアの周りを400年周期で公転しています。

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この問題は、KOI-5Abの軌道がKOI-5Bに対してどのように配置されているかに関係しています。2つの天体は同じ軌道面を共有しておらず、これは予想外の結果です。これは、単一の原始星円盤からどのようにしてこのような天体が形成されると考えられているのかといった、従来の惑星形成理論に疑問を投げかけるものです。

「三連星系に存在する惑星は多く知られていませんが、この惑星は軌道が歪んでいるという点で特に特殊です」とシアーディ氏は述べた。「多重星系で惑星がどのように、いつ形成されるのか、そしてその特性が単星系の惑星とどのように比較されるのか、まだ多くの疑問が残っています。この系をより詳細に研究することで、宇宙がどのように惑星を形成するのかについての洞察が得られるかもしれません。」

シアーディ氏と同僚たちは、このずれの理由はわかっていないが、彼らの仮説では、KOI-5B がシステムの発達中に重力の作用を及ぼし、KOI-5Ba の軌道を乱して主星に向かって内側に移動させたという。

NASAによると、全恒星系の約10%は3つの恒星から構成されています。これまでにも三連星系や連星系内で惑星が発見されていますが、このような発見は依然として稀です。多重恒星系では、多くの惑星が存在しないようです。これは、これらの環境では惑星形成の条件が理想的ではないことを意味している可能性もありますが、観測による選択効果の結果である可能性もあります。つまり、天文学者にとって多重恒星系では単恒星系よりも惑星を発見するのが難しい可能性があるということです。

この問いへの答えは、地球外生命の探査において重大な意味を持つため、重要です。天の川銀河の恒星系のうち、多重恒星系は85%以上を占めています。多重恒星系では惑星の数が大幅に少なく、結果として生命を宿す惑星の数も少なくなる傾向があることが確認されれば、宇宙生物学者や地球外探査(SETI)の科学者は、単恒星系に注目するべきです。

このリストはさらに絞り込むことができます。天の川銀河の恒星の4分の3はなんと赤色矮星です。赤色矮星は太陽フレアで近くの惑星を吹き飛ばす性質があるため、地球外生命体を探す上では候補としてあまり適さないかもしれません。

これらの要素を考慮すると、銀河系において生命は非常に稀な存在であるに違いないという印象を受けるのは当然です。確かにその通りかもしれませんが、天の川銀河には約1000億個の恒星があることを忘れてはなりません。それでもなお、生命の選択肢は豊富にあり、その中には、まさにこれらの疑問を抱く文明が存在する可能性のある、ごく少数の恒星が存在する可能性があります。

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