私たちの起源の暴力的な物語がフォーマルハウトで繰り返される

若くて明るいフォーマルハウトは、うお座オーストリヌス座に位置し、長年天文学者に人気の星です。理由？それは、私たちが知っている中で最も壮観な破片と塵の帯の一つ、サウロンの目を彷彿とさせるリングに囲まれており、激しい惑星形成活動を明らかにしています。

しかし、まだ続きがあります。 2008 年、天文学者はフォーマルハウト b の発見を宣伝しました。フォーマルハウト b は、可視光で直接画像化された最初の系外惑星であると思われる明るい点です。しかし、年月が経つにつれて、この惑星は奇妙な動きをし始めました。予想通りの軌道をたどらず、さらに悪いことに、その惑星は消えつつあるように見えました。 2014年には、 フォーマルハウトbは消えた 満杯。というか、それは一種の「幽霊」、つまり膨張する塵の雲になっていた。

そして20年も経たない今、歴史は繰り返されます。アンドラース・ガスパー率いる、ポール・カラス氏（カリフォルニア大学バークレー校）やジェイソン・ワン氏（ノースウェスタン大学）などの天文学者を含むチームは、失われた惑星の痕跡を探しているうちに、新たな発見をした。 2023年にどこからともなく現れた2番目の光点、そしてリング上の別の場所にも。研究者らはそれをフォーマルハウト cs2 と名付けた。

「疑いの余地なく、系外惑星系でどこからともなく光の点が現れるのを見たのはこれが初めてです」と、まだ驚いているカラスは言う。しかし、それは星の光を反射する惑星ではありませんでした。研究者らが見たのは、2つの微惑星間の壊滅的な衝突による白熱の輝きだった。

惑星を構築するための「レンガ」

そして、微惑星とはいったい何なのでしょうか？私たち自身の歴史を約 46 億年前に巻き戻してみましょう。当時、太陽系はまだ今日のように時計の精度で機能しておらず、煙とあらゆる大きさの破片がいたるところで衝突し合う混沌とした光景でした。

実際、地球の形成は激しいプロセスであり、塵とガスの濃い雲の重力崩壊から始まりました。その雲の中心では、圧力と温度が上昇し、星である太陽が「点火」するほどになりました。そして、そのプロセスで残ったすべての材料 輪を形成した 生まれたばかりの星の周り。

しかし、その円盤の中で重力は働き続けました。微細な塵の粒子が衝突し、静電力によって互いに押し付けられ、小石を形成しました。そして、それらの小石も結合して大きな岩を形成しました。プロセスはさらに続き、岩は互いに融合し、最終的には山ほどの大きさの岩になりました。

これらの天体が 10 ～ 100 キロメートルの大きさに達すると、それらを微惑星と呼びます。それらは惑星の基本的な「レンガ」であり、未来の世界の「胚」です。しかし、成長は平和的なものではありません。実際、この過密な環境では、軌道は常に交差し、微惑星はめまぐるしい速度で互いに衝突します。

衝突が（比較的に）「ソフト」であれば、微惑星は合体してどんどん大きな天体になります。こうして地球は誕生しました。爆撃に次ぐ爆撃、メルトダウンに次ぐメルトダウン、成長と加熱を経てマグマの球となり、ゆっくりと冷えていきました。

しかし、逆に衝撃が激しすぎると、結果は完全な破壊になります。両方の体は崩壊し、塵に戻ります。そしてそれはまさにハッブルがフォーマルハウトで撮影したものです。これは天体物理学に適用される自然選択です。全滅を回避するか、ライバルを吸収した者だけが生き残ります。

フォーマルハウトは約 4 億 4,000 万年前のものです。つまり、彼はまだ非常に若いスターです。すでに50億歳を超えている太陽よりもはるかに古い。そして、その時代の私たちの太陽系を見ることができれば、科学者たちが今撮影したものと非常によく似たものを見ることができるでしょう。そこは、巨大な衝突に悩まされ、初期の地球が容赦なく砲撃を受けており、地質学者が非常に適切にハディック・エオン（「地獄」を意味するハデスに由来）と呼んでいる期間です。

幸運の出来事でしょうか？

惑星形成の理論モデルによれば、カラス氏と彼のチームが観測したような規模の大きな物体間の衝突は、この時代の星系では非常にまれであるはずだ。実際、理論によれば、100,000 年に 1 回以上は発生しないと考えられます。

しかしフォーマルハウトでは、20年足らずの間に2件の目撃例がある。単純な幸運でしょうか？それとも私たちの理論は完全に正しくないのでしょうか？カラスはこれを例え話で説明します。「フォーマルハウト星系の過去 3,000 年間の映画があり、それをスピードアップして 1 年がほんの 1 秒になるようにすると、星系がクリスマス ライトのようにきらめくのが見えるでしょう。」

言い換えれば、システムは文字通り巨大な花火大会のように爆発しています。それも不思議ではありません。この研究の共著者であるケンブリッジ大学のマーク・ワイアット氏は、その塵の輪の中には衝突した物体と同じ大きさの物体が約3億個あると推定している。私たちは直径60キロメートルを超える岩について話しています。ここ、地球上で、恐竜を絶滅させた小惑星が「わずか」約10キロメートルのところにあったと考えてみましょう。

2つの顔を持つ発見

この発見には「二面性」があると言えるでしょう。一方で、比類のない研究所であることは間違いありません。科学者が理論を検証できる実際のシナリオ（共著者のジェイソン・ワンがデータを処理して、私たちが見ているものが本物であり、カメラのアーチファクトではないことを確認したもの）。実際、私たちの系の外で微惑星衝突の視覚的な証拠が得られたのはこれが初めてです。これにより、これらの構成要素が何でできているか、またそれらがどのように分散するかを研究することができます。

しかし一方で、この発見は宇宙探査の将来に対する深刻な警告でもある。私たちは地球に似た惑星を見つけたいと思っていますが、将来の世代の巨大望遠鏡は、誤解を招く可能性のある何百もの画像を私たちに見せてくれるでしょう。淡い青色の点を探しています。しかし、フォーマルハウトの事例は、光るすべてが惑星であるわけではないことを教えてくれます。

カラスの言葉で。 「フォーマルハウト cs2 は、星の光を反射する太陽系外惑星のように見えます。」しかし、そうではありません。私たちは、濃くて明るい塵の雲が、消滅するまで何年もの間、惑星に「擬装」される可能性があることを知りました。そして、私たちが注意しないと、実際には宇宙事故の残骸しか見ていないのに、「第二の地球」の発見を発表してしまう可能性があります。

しかし、フォーマルハウトの物語はここで終わりません。ベテランのハッブルカメラが素晴らしい仕事をしてくれたのは間違いありませんが、限界もあります。このため、研究者たちはすでにジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の NIRCam 装置を使って赤外線範囲で星を観察する時間を確保しています。このようにして、彼らはそれを見るだけでなく、その化学組成を分析し、水が存在するかどうかを調べ、私たちの彗星の場合のように、これらの微惑星に生命に必要な成分が「あらかじめ組み込まれている」かどうかを確認することもできるでしょう。