ウェッブは星形成の手がかりとなる6つの新しい「放浪惑星」を発見した

放浪惑星、または自由浮遊惑星質量天体 (FFPMO) は、星間空間で形成されたか、重力の摂動によって追い出される前は惑星系の一部であった惑星サイズの天体です。

2000 年に初めて観測されて以来、天文学者たちは、特定の恒星に縛られず、銀河系の星間物質 (ISM) を漂う何百もの候補惑星を発見してきました。実際、一部の科学者は、天の川銀河だけでも 2 兆個 (またはそれ以上) もの放浪惑星が存在する可能性があると推定しています。

最近のニュースでは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) で作業している天文学者のチームが、ありそうもない場所で 6 つの放浪惑星候補を発見したと発表しました。これらの惑星には、これまでに確認された中で最も軽い放浪惑星 (周囲にデブリ円盤がある) が含まれており、ウェッブがペルセウス座の約 1,000 光年離れた星形成中の若い星雲 NGC 1333 を最も深く調査した際に発見されました。これらの惑星は、星や惑星の形成プロセスについて天文学者に多くのことを教えてくれる可能性があります。

研究チームは、ジョンズ・ホプキンス大学（JHU）物理天文学部の助手研究員アダム・ランゲフェルドが率いた。調査結果を詳述した論文は、 天文ジャーナル 現在、 arXiv プレプリントサーバー。

これまでに発見された放浪惑星のほとんどは重力マイクロレンズ効果によって発見されたが、その他の惑星は直接撮像によって発見された。前者の方法は「レンズ効果」に依存しており、これは巨大な物体の重力が周囲の時空の曲率を変え、より遠くの物体からの光を増幅する現象である。後者は、褐色矮星（惑星と恒星の境界にまたがる物体）と巨大な惑星を、その大気内で生成される赤外線を検出することで直接発見するものである。

研究チームは論文の中で、NGC1333 の極めて深い分光調査中にこの発見がどのようにして起こったかを説明しています。ウェッブの近赤外線撮像装置およびスリットレス分光器 (NIRISS) のデータを使用して、研究チームは星団の観測された部分にあるすべての天体のスペクトルを測定しました。これにより、以前に観測された 19 個の褐色矮星のスペクトルを再分析することができ、惑星質量の伴星を持つ新しい褐色矮星の発見につながりました。

この後者の観測は、すでに連星系がどのように形成されるかという理論に疑問を投げかける珍しい発見だ。しかし、本当に衝撃的だったのは、木星の5倍から10倍の質量を持つ6つの惑星（スーパージュピターとも呼ばれる）が検出されたことだ。

つまり、これら 6 つの候補は、褐色矮星や恒星と同じプロセスを経て形成された、これまでに発見された最も低質量の浮遊惑星の 1 つである。これが、恒星になるには大きさが足りない巨大な天体を調査する「若い褐色矮星と自由浮遊惑星の深部分光調査」の目的だった。

ウェッブの観測で木星の5倍の質量より小さい物体（検出できるほどの感度を持つ）が発見されなかったという事実は、それより軽い恒星の物体が惑星と同じように形成される可能性が高いことを強く示唆している。

主執筆者のランゲフェルド氏は、JHU の新しい情報源 (Hub) が発表した声明の中で次のように述べています。

「私たちは星形成プロセスの極限を探っています。若い木星のような天体があった場合、適切な条件下ではそれが星になる可能性はあるのでしょうか？これは星と惑星の形成を理解する上で重要な背景です。」

最も興味深いのは、最も軽い惑星で、推定で木星の 5 倍 (地球の約 1,600 倍) の質量がある。塵とガスは一般に星形成の初期段階で円盤に落ち込むため、この 1 つの惑星の周囲にこの破片のリングが存在することは、この惑星が星と同じように形成されたことを強く示唆している。

しかし、惑星系はデブリディスク（別名、太陽周ディスク）からも形成されるため、これらの天体は独自の衛星を形成できる可能性があります。これは、これらの巨大な惑星が、私たちの太陽系のような、しかしはるかに小さな規模のミニチュア惑星系の育成場になる可能性があることを示唆しています。

ジョンズ・ホプキンス大学の学長で天体物理学者であり、この研究の主任著者でもあるレイ・ジャヤワルダナ氏は次のように述べている。「星のように形成される最小の浮遊物体は、近くの星を周回する巨大な太陽系外惑星と質量が重なっていることが判明しました。このようなペアは、収縮しながら分裂した雲から連星系と同じように形成されたと考えられます。自然が作り出したシステムの多様性は驚くべきものであり、星と惑星の形成モデルを改良するよう私たちを駆り立てています…

「我々の観察により、自然界は少なくとも2つの異なる方法で惑星質量の物体を生成していることが確認された。それは、星が形成される際のガスと塵の雲の収縮と、我々の太陽系の木星のように若い星の周りのガスと塵の円盤である。」

今後数か月で、研究チームはウェッブを使ってこれらの放浪惑星の大気の追跡調査を行い、褐色矮星や巨大ガス惑星の大気と比較する予定です。また、星形成領域で破片円盤を持つ他の天体を探し、ミニ惑星系の可能性を調査する予定です。

彼らが得たデータは、天文学者が銀河系内の放浪惑星の数の推定値を改善するのにも役立つだろう。ウェッブの新しい観測によると、そのような天体は、対象としている銀河団内の天体の約 10% を占めている。

現在の推定では、銀河系の恒星の数は 1,000 億から 4,000 億、惑星の数は 8,000 億から 3.2 兆個です。10% だとすると、900 億から 3,600 億の惑星が宇宙に浮かんでいることになります。以前の記事で説明したように、私たちはいつかそのいくつかを探索できるかもしれませんし、太陽がいくつかを捉える可能性もあります。