天文学者たちは、死にゆく星が放出した物質から形成されたとされる「第二世代惑星」の候補を、白色矮星 HS 0209+0832 の周囲に発見しました。10月5日付の Nature Astronomy 誌で発表されたこの研究は、死後の星の残骸から新たな世界が誕生し得ることを示唆しています。.
白色矮星 HS 0209+0832 に刻まれたニオブの化学的指紋
この発見の鍵となったのは、NASA の Hubble 宇宙望遠鏡のアーカイブデータに眠っていた謎の化学信号でした。1999年1月10日に STIS（宇宙望遠鏡空間イメージング分光器）を用いて遠紫外線（FUV）観測が行われた際、この白色矮星の表面には特定できない約 100 の化学的特徴がありましたが、最新のデータベースを用いて再解析した結果、希少元素である ニオブ の高濃度な存在が判明しました。
白色矮星は非常に密度が高いため、通常は重い元素は中心部へ沈み込み、表面には水素とヘリウムのみが残ります。しかし、HS 0209+0832 の表面では、太陽の 1,000 倍以上のニオブや、亜鉛、銅といった重元素が検出されました。研究チームは、NASA の退役ミッションである FUSE（遠紫外線分光探査機）のデータを用いて Hubble の観測結果を確認し、そこでもニオブの強い署名が検出されました。
Wisconsin-Madison大学の Nicholas Stone 氏は、この元素パターンは死にゆく赤色巨星の内部で重い元素を構築する「s-プロセス（低速中性子捕獲プロセス）」の証左であると指摘し、次のように分析しています。
「それは、普通の『第一世代』の惑星が持つはずのない化学的な署名です」
Nicholas Stone, Wisconsin-Madison大学
TESS が捉えた木星サイズのガス巨星と 4.4 日の公転周期
化学的な証拠に加え、NASA の TESS（トランジット系外惑星探索衛星）による 4 ヶ月間の観測データが、物理的な惑星の存在を支持しています。研究者は、約 4.399 ± 0.026 日という周期 で繰り返されるわずかな明るさの変化を検出しました。
この信号から導き出された惑星候補の特性は以下の通りです。
- 正体： 木星サイズのガス巨星である可能性が高く、現在は大気を急速に失っていると推定される。
- 軌道： 白色矮星から約 600 万キロメートル（370 万マイル）という極めて近い距離を周回している。これは水星の太陽周回軌道よりもはるかに近い。
- 状態： 強烈な放射線により大気が蒸発しており、その物質が白色矮星の表面に降り注ぐことで、前述の特異な化学署名を生み出していると考えられる。
このような極至近距離の軌道は、星が死んで白色矮星になった後に形成されたことを強く示唆しています。もし第一世代の惑星であれば、星が赤色巨星へと膨張し、火星の軌道付近まで膨らんだ際に内惑星（地球を含む）を飲み込んでいたはずだからです。
伴星の存在が不可欠な「再生」のメカニズム
しかし、死にゆく星の周囲に惑星を形成するための物質ディスクを作ることは容易ではありません。Williams 氏は、単独の星が死ぬ際は質量をほぼ対称的に放出するため、物質はそのまま宇宙へ逃げてしまうと指摘しています。
「惑星を誕生させるために必要な物質ディスクを形成するには、HS 0209+0832 には、放出された物質が逃げ出すのではなく、再び軌道に引き戻すような伴星が必要だった可能性が高いでしょう」
Jamie Williams, Warwick大学
このプロセスを経て誕生したため、この惑星は 星自身の放出物から構築された ことになり、結果として星の死に際に作られた重元素を豊富に含んでいると考えられています。Warwick大学の Boris Gänsicke 教授はこのシステムについて、「ある意味で、このシステムは古い世界の土台を用いて新しい世界を生み出した」と述べています。
太陽系の未来とハビタブルゾーンへの移行
この発見は、約 50 億年後に寿命を迎える私たちの太陽系の未来を考える上での手がかりとなります。HS 0209+0832 の元となった星は太陽と似ていたため、太陽が死んだ後にも同様の第二世代惑星が形成される可能性は十分にあると研究チームは見ています。Gänsicke 教授は、「私たちの太陽系も、太陽の灰から形成された第二世代惑星を宿す可能性があるか」という問いを投げかけています。
研究チームは今後、Hubble に加え、Chandra や James Webb 宇宙望遠鏡を用いてこのシステムをさらに観測し、第二世代惑星の形成プロセスや普遍性を解明する計画です。Williams 氏は、今後数年かけて Hubble を使用し、これらの天体のデータと統計を蓄積したいと考えています。