ほかの“太陽”系？

わかっていること

• ＰＳＲ１２５７＋１２と呼ばれるパルサーの回りには、３つの小さな物体が 公転していることが発見されました。この３つの物体にはそれぞれ ＰＳＲ１２５７＋１２Ａ、ＰＳＲ１２５７＋１２Ｂ、ＰＳＲ１２５７＋１２Ｃ という名前がつけられました。このうちの１つは月の大きさ程度、ほかの２つは 地球質量の２から３倍の質量をもっていることが わかっています。

  これらの物体が見つかったのは、パルサーのパルス周期の変動の精密な測定 からです。小さな惑星の重力の影響がパルサーのパルス周期の変動として 捉えられるわけです。この観測結果はほかの研究者によっても確認されま したが、もちろん直接に惑星が写真に撮影されたわけではありません。 パルサーまでの距離が遠いことと、対象となる惑星の大きさが小さいので、 現在ある光学望遠鏡の限界を大きく上まわっています。

  現在、これらの惑星は、パルサーを誕生させた超新星爆発のあと形成された ものであると考えられています。というのも、惑星の公転軌道は超新星爆発の 前の末期の赤色巨星の半径よりも内側にあり、超新星爆発で吹き飛ばされない とは考えにくく、また確認されているような離心率の小さな円形の軌道を 維持することは不可能であると考えられるからです。

  このパルサーのまわりの惑星の存在はかなり確定的ですが、私たちが一般的に “太陽”系について議論するときの惑星とは異なった性質のものです。

• 画架座β星は、おそらく現在もっとも惑星をもつ可能性が高いと考えられて いる恒星です。画架座β星には、恒星をとりまくディスクが存在すると 長い間、たぶん数十年にわたって知られてきました。

  画架座β星の分光観測結果から、惑星の形成のあとに残された塵からなる ガスの雲が恒星から放出される光を覆い隠すために生じると考えられる 吸収線スペクトルが観測されています。まだ確実な証拠であるとはとても 言えませんが、ある研究者グループはもうすでに惑星が形成されている かもしれないと主張しています。

  ハッブル望遠鏡が画架座β星を 観測しました（写真４）。この観測の結果、 ディスク（円盤）の厚さはこれまで考えられてきたものよりずいぶん薄い ということがわかりました。ハッブル望遠鏡の撮影した画像から 求められたディスクの厚さは６億ｋｍにしか過ぎず、従来の観測から 予測された厚さの約１／４でした。このディスクは、地球から観測すると ほぼ真横に傾いて見えます。ディスクの厚さが考えられていたよりも 薄かったということは、ディスクが誕生したのはこれまでの推定よりも 古く、その結果恒星のまわりの塵やガスがより中心面へと降着できた と解釈されます。また、ディスクの厚さが薄いということは、ディスク 内の密度がそれだけ高いことを意味するので、ディスク内で彗星程度の 大きさかそれ以上の天体が形成されているという可能性はずっと高まります。 これらの条件（ディスクが形成されてから十分な時間が経っていること、 ディスク内の物質密度が十分高いこと）は私たちの太陽系で誕生したときの 太陽を取り巻いていたと考えられるディスクの特徴として現在の理論で 考えられているものと同じであり、このことは惑星が形成されるために 必要な条件とされています。

• ボクグロビュール（Bok globule）として知られるガス雲の天体Ｂ３３５の電波 波長域での最近の観測によって、生まれたばかりの恒星（年齢約１５万年）に 物質が吸着されていく様子が捉えられました。これらの観測は、どのように して恒星や惑星が誕生するかを知る上で助けになっています。現在考えられて いる太陽系生成理論では、大きなガス雲の塊が凝縮してまず恒星が生成され、 つぎに取り残されたガスや塵がディスクとなって、それがところどころで 集まって長い時間かかって惑星が形成され、太陽 のまわりを公転すると考えられています。観測された現象は、その現在の 太陽系生成理論と非常によく一致します。

• ＩＲＡＳ衛星（赤外線観測衛星）の観測から、ベガは予想されたよりも強い 赤外線を放射していることがわかりました。これは、おそらく月の質量 程度のダストの殻に起因したものであると考えられています。

• 太陽系の近くにあるバーナード星では、惑星の重力の影響が観測によって 確認されたと一時考えられましたが、いまではそれは誤りであったと考え られています。

• ペガスス座５１番星を研究している研究者によって、太陽のような普通の 恒星のまわりを公転している惑星が初めて発見されたという発表がありました。 ペガスス座５１番星は、地球から４１光年の距離にあるＧ５型主系列星です。 イタリアのフィレンツェで最近開かれた研究会で、ジュネーブ天文台の ミシェル・メイヤー（Michel Mayor）とディディエル・クエロッツ （Didier Queloz）の２人は、ペガスス座５１番星を高分解能分光計を使って 観測し、その恒星の視線方向の速度に４．２日周期で７０ｍ／秒の大きさの 変動があることを観測したと発表しました。もしこの変動が軌道運動による ものであるとすると、惑星はペガスス座５１番星から７００万ｋｍしか 離れていないことになり、少なくとも木星の半分の質量を持つことになります。 この軌道半径は、水星の軌道半径よりも小さいものです。これらの値は、 地球からの視線が惑星の軌道公転面に非常に近いと仮定して計算されています。 しかし、この仮定はおそらく正しい仮定のように思われます。というのは、 ペガスス座５１番星のような恒星から７００万ｋｍの距離の場所の温度は 摂氏１０００度以上の高温で、岩石が溶融する温度よりも少し低い程度に なるはずだからです。おそらく大気はなく、地球の直径のおよそ７倍の 直径のほとんど溶けかかった鉄と岩石でできた惑星であると考えられます。 惑星の表面における重力は地球表面の重力のおよそ７倍です。 惑星の自転周期と公転周期はおそらく同じで、月が地球に対してそうである ように常に同じ半球を恒星の方向に向けているものと考えられます。 この観測結果は、他の複数の研究者によって独立に確かめられました。

  そして、さらに離れた軌道半径のところに２つめの惑星が存在することを示す 観測結果も得られています。ただし、この観測結果は確認されていません。

  ［ペガスス座５１番星は双眼鏡で夕方の空にペガスス座α星とβ星の間に 簡単に見つけることができます。ペガスス座α星とβ星はペガスス座の 大四辺形を形作っている４つの星のうちの西側の２つのペアです。 ２０００年分点での座標は、赤経２２ｈ５７ｍ、赤緯２０度４０分です。］

• 太陽系以外の惑星の画像を撮影することは非常に困難です。 ハッブル望遠鏡をもってしても 予測される恒星と惑星と間の距離を分解することはできないでしょう。

  そのかわり、ハッブル望遠鏡は オリオン大星雲 を背景としてシルエットとして浮かんだ恒星の回りのガスのディスクの 撮影に成功しました。（これは原始惑星円盤を意味する proto-planetary disks からプロプライズ (proplyds) と呼ばれています。）これは、このような 天体がごく一般的に存在することのよい証拠です。しかし、そのみかけの 大きさは小さすぎて、惑星があるかどうかについてはなにも結論できません。 （最初の写真は、横幅がおよそ１天文単位 に相当します。）

• 惑星の画像を撮影するのは困難ですが、状況によっては木星と同じ程度か それより大きな巨大惑星からの赤外線の放射を検出することは可能かも 知れません。

写真

1. （このページの最初の写真）オリオン大星雲の中の原始惑星円盤の拡大写真（ハッブル望遠鏡） 78k gif; 10k jpg; (説明文)
   

2. オリオン大星雲の中の原始惑星円盤（ハッブル望遠鏡） 187k gif; 69k jpg; (説明文)

3. 原始惑星円盤 89k gif; 12k jpg; (説明文)
   

4. 画架座β星のまわりのディスク（ハッブル望遠鏡） 31k jpg; 112k gif; (説明文)

   もっと詳しく知りたいとき

   • 太陽系外の巨大惑星検出への期待（ポストスクリプトファイル）¥
   • ボクグロビュール（Bok globule）

   未解決の課題

   • 惑星が発見されたとされるペガサス座５１番星の惑星系は、私たちの太陽系と と比べるとずいぶん異なった性質を持っているようです。もしこの発見が 確認されれば、現在の惑星形成の理論に大きな影響を与えることになるでしょう。
   • ［前出の論文の抄録］： 太陽系外の惑星を検出したいという天文学研究者の興味は、技術的に近い将来 実際に検出できる可能性が高くなってきたこともあって、急速に高まっている。 現在進みつつある高性能光学望遠鏡の建設や、次世代の人工衛星搭載の観測装置 の検討に刺激されて、多くの研究者が惑星の検出技術の見直しや改良を進めて いる。遠方にある惑星からの光を直接検出することが最も確実な惑星検出の手段 であると考えられる。そして、ある観測方法で惑星の検出が可能であるかどうかを 判断する指標として、木星の軌道半径と大きさとが一般に広く使われてきた。 しかし、原理的には太陽系外巨大惑星（EGP = extra-solar giant planets）は 様々な大きさを持つはずで、したがって木星よりも相当明るく見えるものも あるはずである。また、惑星が最大でどれだけの質量を持ち得るのかは推定が 不可能であり、観測によって決定されるべきものであろう。私たちは、近い将来 に実現される観測手段から発見され得る太陽系外巨大惑星からの可視光および 赤外領域の光の強度を推定したので、その結果について本論文で述べる。

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   ビル・アーネット著；1995年10月24日更新
   小山　泰弘　　　訳；1995年10月30日更新