天の川銀河にある銀河面の「外側」に初めての系外惑星を発見

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Credit: depositphotos
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  • これまで発見された太陽系外惑星は、すべて円盤部の「薄い円盤」内に位置していた
  • 今回、観測史上初めて、「厚い円盤」内で系外惑星が発見された

天の川銀河には、現在、4000を超える太陽系外惑星が発見されています。

サイズや距離はさまざまですが、それらに共通するのは、すべて円盤の中でも中央部分の「薄い円盤(thin disc)」内に位置していることです。

詳しい説明は後述しますが、天の川銀河の円盤部(ディスク)は薄い円盤部と厚い円盤部に別れており、後者で系外惑星が発見されたことはありません

ところが今回、NASAの宇宙望遠鏡「TESS(トランジット系外惑星探索衛星)」により採集されたデータを分析した結果、「厚い円盤(thick disc)」内にて、観測史上初となる系外惑星が発見されました

この発見により、これまで謎だった、厚い円盤部での惑星の形成メカニズムの秘密が明らかになるかもしれません。

論文のプレプリント版が、3月10日付けで「arXiv」に掲載されています。

LHS 1815b: The First Thick-Disk Planet Detected By TESS
https://arxiv.org/abs/2003.04525

初発見となる「厚い円盤部」での惑星

右側画像の銀河円盤部中央を横切る平面が銀河面 / Credit: neomag

私たちの銀河系は,アンドロメダ銀河などとよく似た渦巻銀河で,中心部分がふくらんだ円盤型をしており、円盤の直径は10万光年にも達します(上図)。

私たちの太陽系が位置しているのは,銀河系の中心からはずいぶん外れたところ。夜空に見える天の川は,地球の位置から私たちの銀河系を,円盤に沿って横向きに見たものなのです。この円盤に沿った面のことを「銀河面」と呼びます。

今回発見された系外惑星は、LHS 1815という恒星を公転しているため、「LHS 1815b」と命名されています。

サイズは地球の約1.088倍とほぼ同じですが、非常に高密度の岩石惑星であり、質量は地球のおよそ8.7倍です。

LHS 1815bは、主星の周りをわずか3日という猛スピードで公転しており、きわめて強い放射線を受けていると思われます。

銀河面のはるか上を飛んでおり、計算の結果、(銀河面からの)最大距離はおよそ5870光年に及ぶそうです。

しかし、この発見にどのような有益性があるのでしょうか。

「天の川銀河」はどんな形?

上から見た天の川銀河、渦巻き状になっている/Credit: NASA/JPL

渦巻き型をしている私達の「天の川銀河」は、主に3つの構造「バルジ・ディスク(円盤部)・ハロー」から成っています。

銀河中心部には、「バルジ」という膨らみがあります。バルジの真ん中には超大質量ブラックホールが存在し、その強烈な重力によって星々が密集していると考えられています。

Credit: sizenkansatu

次に、バルジの左右に伸び広がるのが「円盤部」です。円盤部はガスやチリでできており、直径は約10万光年に達します。

そして、バルジと円盤部の全体を包み込む球状部分が「ハロー」です。ハローは薄い高温ガスと球状星団、ダークマターからなります。

謎多き「厚い円盤部」

今回問題となるのは、円盤部分です。

天の川銀河の円盤部は、横から見ると細長い楕円形をしており、バルジのある中心部は厚さ1万5000光年ほどになります。太陽系のある付近(中心部から約2万8000光年)の厚みは5000光年ほどです。

そして天の川銀河の円盤部は、比較的新しい星からなる「薄い円盤(下図の青緑)」と古い星からなる「厚い円盤(黄色)」に別れています

Credit: Gaba p/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

薄い円盤の厚さは数百光年ほどで、ほとんどの星とガスはこの部分にあります。また、既知の系外惑星が発見されているのもこの領域です。

対して、厚い円盤部では恒星がずっと少なく、まばらに散在しています。その年齢も「100億年は下らない」と言われており、最近の研究では、天の川銀河が他の銀河と衝突した際に持ち込まれたとする説もあります。

それから、薄い円盤部の恒星より金属含有量が少ないことが大きな特徴です。

一般的に惑星を伴星として従える恒星は金属性が高い傾向にあります。そのため、厚い円盤部の恒星は、何らかの理由で惑星形成が困難だと考えられていたのです。

しかし、これまで厚い円盤部で惑星が発見されていなかったため、惑星形成のメカニズムも謎のまま残されていました。

以上を踏まえると、LHS 1815bがどれほど貴重な存在であるか想像がつきます。

今回の発見により、また新たな宇宙の大きな秘密が解明されるかもしれません。

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reference: sciencealert / written by くらのすけ
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