惑星がどのようにして私たちの宇宙に見られる多様な世界へと進化するのかは、私たちがどのようにしてここにたどり着き、どこへ向かうのかを解明しようとする科学者にとって、依然として最も差し迫った疑問の一つです。
現在、科学者グループがウェッブ宇宙望遠鏡のデータを利用し、20年以上前に老朽化した宇宙望遠鏡によって提起された謎を解明した。この謎は、宇宙エーテルから最古の世界がどのように形成されたかについて惑星科学者の知識を揺るがすものであった。
2003年、ハッブル宇宙望遠鏡は、約130億歳と推定される、史上最古の惑星と思われる巨大な惑星を発見しました。この発見は、主星が同様に若く、重元素が微量しか含まれていなかった時代に、このような惑星がどのように誕生したのかという疑問を提起しました。重元素は、私たちが知る惑星形成において重要な要素です。
新たな研究では、最古の検出可能な光を観測できる最先端の宇宙望遠鏡であるウェッブ望遠鏡を用いて、同様に重元素が不足している近傍銀河の恒星を研究した。研究チームは、これらの恒星には惑星形成円盤があり、その円盤は我々の銀河系の若い恒星の周りの円盤よりも古いことを発見した。
「ウェッブの観測によって、ハッブル宇宙望遠鏡で観測したものが極めて強力に裏付けられた。若い宇宙における惑星形成と初期進化のモデル化を再考する必要がある」と、欧州宇宙研究技術センターの研究員でこの研究論文の筆頭著者であるグイド・デ・マルキ氏はNASAの発表で述べた。
今月初めにアストロフィジカル・ジャーナル誌に掲載された新たな研究で、研究チームは小マゼラン雲にある星形成中の星団NGC 346の星々を観測した。これらの星々の質量は、太陽の約0.9倍から主星の1.8倍までの範囲に及んでいた。
研究チームは、観測した最も古い恒星でさえも依然としてガスを集積しており、恒星の周囲に円盤があるように見えることを発見した。これは、2000年代半ばのハッブル宇宙望遠鏡による観測結果を裏付けるものだった。ハッブル宇宙望遠鏡は、数千万年も昔の恒星が惑星形成円盤を保持していることを明らかにした。惑星形成円盤は、一般的に数百万年で消滅すると考えられていた。
要約すると、研究チームは論文の中で、今回の発見は「金属量の少ない環境では、恒星周円盤はこれまで考えられていたよりも長く存続できることを示唆している」と述べている。
研究者たちは、これらの円盤が残存する理由はいくつかあると考えている。一つは、重元素の不足が円盤にとってむしろ有利に働き、恒星の放射圧に耐えやすくなっている可能性だ。そうでなければ、円盤はすぐに吹き飛ばされてしまうだろう。もう一つの可能性は、太陽のような恒星は巨大なガス雲から形成され、その大きさゆえに消滅に時間がかかるという点だ。
「恒星の周囲に物質が多いほど、集積はより長い期間続きます」と、国立科学財団（NSF）NOIRLab傘下のジェミニ天文台の主任科学者エレナ・サッビ氏は同じ発表の中で述べた。「円盤が消滅するまでの時間は10倍です。これは惑星の形成過程や、様々な環境におけるシステム構造の種類に影響を与えます。非常に興味深いことです。」
研究チームは、ウェッブ宇宙望遠鏡の近赤外線分光器（NIRSpec）を用いて、小マゼラン雲に点在する星々を調査しました。昨年、科学者チームはNIRSpecを用いて近傍の太陽系外惑星のシルト質雲を観測しました。また、今年初めには、この装置を用いて宇宙で初めて「アインシュタイン・ジグザグ」と呼ばれる現象を検出しました。従来の宇宙望遠鏡の分光器とは異なり、ウェッブ宇宙望遠鏡のNIRSpecは100個のターゲットを同時に観測できるため、データ収集速度、ひいては発見速度が加速されます。
古い星形成領域と新しい星形成領域の両方を観察することで、約 46 億年前に誕生した私たちの太陽系の起源を解明するのに役立ちます。
