『裏返し』の惑星系が見つかった — 太陽系とは逆順に並ぶ世界の謎
太陽系の常識では、主星の近くに小さな岩石惑星、遠くに巨大なガス惑星が並ぶ。その順序を逆にしたような系外惑星系が観測された、と研究チームが報告している。
太陽系の順序が、ひっくり返っていた
主星のすぐ近くに木星クラスのガス巨星が居座り、その外側を岩石惑星が周回している。研究チームの観測によると、この惑星系では「内側ほど重く、外側ほど軽い」という太陽系とは正反対の配置が確認されたという。
太陽系では水星・金星・地球・火星といった岩石惑星が内側、木星や土星といった巨大ガス惑星が外側に並ぶ。この並びが「自然」だと長く考えられてきた。
形成理論では並べられない位置
巨大ガス惑星は本来、主星から遠く離れた「雪線」と呼ばれる場所より外側で生まれるとされる。雪線とは、水が氷として存在できる距離の境界線のこと。氷の粒が大量に集まることで惑星の種が育ち、やがてガスを大量にまとった巨星になる、というのが標準的な説明だった。
その理屈でいくと、主星のすぐそばに木星クラスの惑星があること自体が説明しづらい。その外側に岩石惑星が並ぶとなれば、話はいっそう厄介になる。岩石は主星の熱と重力で蒸発したり弾き飛ばされたりするはず、と長く考えられてきたからだ。
「標準的なシナリオでは、この配置を素直には説明できない」と研究チームは論文の中で述べている。
3つの仮説、どれもまだ確定しない
では、何が起きたのか。研究チームと関連する理論研究をたどると、大きく3つの可能性が浮かぶ。
(1) 巨大惑星が後から内側に移動した。原始惑星系円盤との重力的なやり取りで、外側で生まれたガス惑星が主星に向かって長い時間をかけて落ち込んだ、という説。ホットジュピター(主星のすぐ近くを公転する巨大ガス惑星)の代表的な形成シナリオで、これまで多くの研究で支持されてきた本命の仮説でもある。観測される系外惑星にホットジュピターが多いことの説明にもなっている。
(2) 別の星系から捕獲された。近くを通った別の恒星と惑星をやり取りした、という可能性。星団の中なら起きうる。
(3) 円盤そのものが特殊だった。Chatterjee と Tan が提唱した「インサイドアウト惑星形成」モデルの応用版にあたる。
どれも仮説で、観測で決着がついたものはまだない。
太陽系は「標準」と言い切れなくなる
系外惑星はこれまで6000個以上見つかっている。その中で太陽系のような配置はむしろ少数派で、ホットジュピター型もコンパクトな多重系もたくさん見つかってきた。
今回の発見が確定すれば、惑星形成は「内から外へ」「外から内へ」の両方向で起こりうる、というイメージへの転換を促す。研究チームは追加観測でこの並び順を確かめる予定だとしている。
とはいえ、距離が遠すぎる系外惑星の観測には不確かさがつきまとう。質量や軌道半径の見積もりが今後修正されれば、配置の解釈も変わる余地はある。
この「裏返し惑星系」、信じられる?
参考・出典
- Inside-Out Planet Formation (Chatterjee, S. & Tan, J. C., 2014) — The Astrophysical Journal
- Origins of Hot Jupiters (Dawson, R. I. & Johnson, J. A., 2018) — Annual Review of Astronomy and Astrophysics
- Architecture Classification for Extrasolar Planetary Systems (Mishra, L. et al., 2023) — Astronomy & Astrophysics
