何百億もの浮遊惑星が銀河を漂っているかも 太陽系にも追い出された星が?

space 2019/03/06
Credit: NASA, ESA, and M. Kornmesser/ESO
Point
■銀河には、どの星系にも属さず単独で漂っている「浮遊惑星」が存在し、複数見つかっている
■オリオン座のトラペジウムをモデルにしたシミュレーションで、浮遊惑星の数を割り出すことができた
■結果を天の川銀河全体に当てはめると、浮遊惑星は165億存在することになる

惑星といえば、太陽系の惑星のように、恒星系内部で規則正しく動いているものと考えられがちです。

しかし時には、星系からはぐれて孤独にさまよう「浮遊惑星」の存在が示されることもあります。

今回、信じられないほど多くの浮遊惑星が存在する可能性が明らかになりました。新たなシミュレーションによって、天の川銀河に何百億もの浮遊惑星が漂っている可能性が示されたのです。研究は、「Astronomy & Astrophysics」で受理されており、「arXiv」で読むことが出来ます。

The survivability of planetary systems in young and dense star clusters
https://arxiv.org/abs/1902.04652

発見の難しい「ハグレモノ」

系外惑星の数の調査は、最も調べやすい恒星系内部にあるものでも、極めて巧妙な手法を必要とする研究です。惑星は自身では光を発することはありません。なので、見つけるためには特別な方法が必要となります。

恒星の軌道を周回する系外惑星の場合、検出には主に2つの方法が取られます。惑星の重力による主星のブレを検出する視線速度法と、恒星の前面を通過する惑星による減光を見つけるトランジット法です。

しかしこれらの方法は、いずれも恒星の存在に依存した方法のため、浮遊惑星を探す方法としては全く役に立ちません。しかし、このハグレモノを見つける方法は存在します。

昨年、見つかった2つの浮遊惑星は、ひとつは惑星の重力で曲げられた背後の光を観測したことで発見され、もうひとつは赤外線による画像化で発見されています。

シミュレーションで判明した浮遊惑星の数

Credit: wikipedia

とてもレアなイメージのある浮遊惑星ですが、候補も合わせると、実は20個ほど見つかっています。ただし、それでも恒星系の系外惑星3,917個に比べると大きな差があります。

そこでライデン大学の研究者らは、浮遊惑星が銀河系にどれくらい漂っているのかを知るために、オリオン座の星が生まれている散開星団であるトラペジウムの精巧な数理シミュレーションを走らせました。

シミュレーションでは、500個の太陽に似た恒星が、各々4個から6個までの惑星を持っており、総計2,522個の惑星は質量が地球の3倍から木星の130倍までと仮定。

その結果、形成から1,100万年以内に、357個の惑星が恒星系から飛び出したことになりました。その中でクラスター内にとどまったものは2,3個で、5つは他の星系に捕らえられましたが、大多数の282個はクラスターから完全に逃れています。また、2,522個の惑星のうち75個が主星と衝突しており、34個が他の惑星に衝突していたとのこと。

現在見つかっている浮遊惑星の質量は、その中でも大きなほうに属しています。しかし、惑星の質量は恒星系からの脱出しやすさに影響しているわけではなさそうです。

よって浮遊惑星は、星系に結びついている惑星と同じ様な大きさのバリエーションを持っているはずです。おそらくもっと小さな浮遊惑星があるはずですが、ただでさえ検出が難しい中でも飛び抜けて検出が難しいため、見つかっていないのでしょう。

太陽系にも追い出された星が?

 Credit: maxpixel

全惑星の16.5%という浮遊惑星の割合を天の川銀河に当てはめると、惑星の総数が1千億と見積もられることから、少なくとも165億の浮遊惑星があるはずです。

私たちの太陽系も、かつてはもっと惑星を持っていたのに追い出されたのかもしれません。また、冥王星の奇妙な自転軸の傾きは、浮遊惑星との衝突で起こった可能性もあります。また、存在が期待される、プラネット・ナインもかつての浮遊惑星が、太陽の重力に捕らえられたものであるかもしれません。

 

研究者たちは、これらの結果はたった2つのシミュレーションから導き出されたものにすぎないため、決定的ではないといいます。しかし、これまでの観測で得られた浮遊惑星の証拠が示すよりも、もっとその存在は一般的であるといえそうです。

プラネット・ナインは存在する? いよいよ状況証拠が固まってきた模様

reference: Science Alert / written by SENPAI

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