超低温矮星の周りの海王星質量系外惑星が惑星形成の現在の理論に挑戦

現在の理論では、低質量星が海王星の質量（地球の質量 17 倍）を超える惑星をホストすることはめったにないと予測されています。

プリンストン大学の天文学者グズムンドゥル・ステファンソン氏らは、「星のスペクトル分類では、最も質量の低い星、つまりM型矮星が、太陽近傍および天の川銀河全体で最も一般的な星である」と述べた。

「M型矮星の周囲では、より質量の大きいF型、G型、K型矮星の周りにある巨大ガス惑星ははるかに稀であり、M型矮星の周りを周回する惑星は海王星ほど重くない傾向にあります。」

「しかし、最も質量が小さく（太陽質量が0.25未満）、最も温度が低いM矮星（超低温矮星）の周りの惑星の性質はまだよくわかっていません。」

「これは、超低温矮星は暗く、その放射のほとんどが赤外線波長で放射されるためです。赤外線波長では、惑星発見技術が光学波長ほど発達していないからです。」

「超低温矮星の周囲の2つの象徴的な惑星系はTRAPPIST-1とティーガーデンズスターであり、どちらも小さくて岩石の可能性がある惑星のコンパクトな系を特徴としている」と研究者らは付け加えた。

「このような系の形成は、惑星形成の結果が原始惑星系円盤内の小さな固体粒子（塵）の推定総質量に強く依存するという、核降着理論と矛盾しない。」

「原始惑星系円盤の観察では、低質量星では塵の質量が小さくなる傾向があり、地球質量の惑星は形成できるが、それ以上の質量の惑星は形成できないことが示されている。」

「しかし、モデルの不確実性と、観測された塵の塊の大きな分散により、微惑星核の降着により、少なくとも時折、低質量星が地球質量の10倍を超える質量を持った軌道に近い惑星を形成する可能性があるという興味深い可能性が浮上しています。」

「実際、いくつかの超低温恒星の周囲で大質量惑星候補が検出されていますが、いずれの場合も惑星の軌道は非常に広いです。」

ステファンソン博士とその共著者らは、ハビタブルゾーン惑星ファインダー（HPF）分光器による正確な動径速度観測を利用して、太陽の9分の1の質量を持つ超低温恒星LHS 3154を観測した。

LP 224-38、TIC 24108819、または NLTT 42028 としても知られるこの星は、51.4 光年離れたヘラクレス座にあります。

天文学者らは、海王星の質量にほぼ等しい地球質量 13.2 個の系外惑星によるドップラー シフトをデータ内で検出しました。

LHS 3154b と名付けられたこの異世界の公転周期は 3.7 日です。

研究者らはまた、惑星形成シミュレーションを実施し、LHS 3154bを形成した原始惑星系円盤内の塵の量は、低質量星を取り囲む原始惑星系円盤で通常観察される量よりも少なくとも10倍多い必要があることを示した。

「LHS 3154bの検出により、超低温の矮星が巨大な近接惑星を形成できることが初めて確認された」と研究者らは述べた。

「惑星形成に関する核降着理論と重力不安定理論はどちらも、このシステムを説明するのに苦労しています。」

「特に、核降着シナリオでは、原始惑星系円盤の塵の質量は、超低温星の原始惑星系円盤観測で通常見られるものよりも一桁大きい必要があります。」

チームの論文が雑誌に掲載されました 科学。

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グズムンドゥル・ステファンソン 他。 2023年。非常に低質量の星の周りを周回する近軌道にある海王星質量の系外惑星が形成モデルに挑戦する。 科学 382 (6674): 1031-1035; 土井: 10.1126/science.abo0233