宇宙の果てにある岩石惑星の秘密を明らかにする

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用した天文学者らは、ザリガニ星雲の高度に放射線にさらされた領域に、岩石惑星の形成に必要な水と分子の存在を観察した。 XUE プログラムの一部であるこの発見は、岩石惑星が形成される既知の環境を拡大し、これまでの信念に疑問を投げかけ、系外惑星の多様性についての新たな洞察を提供します。

天文学者は、岩石惑星の構成要素の中にある分子のグループを発見しました。

宇宙は過酷な環境ですが、一部のエリアは他のエリアよりも過酷です。 ザリガニ星雲として知られる星形成領域には、銀河系で最も重い星のいくつかが存在します。 大質量星はより高温であるため、より多くの紫外線を放出します。 この紫外線は、近くの恒星の周りの惑星形成円盤に降り注ぎます。 天文学者は、紫外線が多くの化学分子を分解すると予想しています。 しかし、 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 これらのディスクの 1 つで、水、一酸化炭素、二酸化炭素、シアン化水素、アセチレンなどのさまざまな分子を発見してください。 このような分子は、岩石惑星の構成要素の 1 つです。

これは、惑星が形成される原始惑星系円盤に囲まれた若い星のアーティストの印象です。 クレジット: エッソ

ウェッブ宇宙望遠鏡は、岩石惑星が極限環境で形成される可能性があることを明らかにした

国際天文学者チームは、NASA のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用して、銀河系の中でも最も極端な環境の 1 つで、岩石が多く放射線にさらされた惑星の内部にある水やその他の分子を初めて観測しました。 これらの結果は、岩石惑星の形成条件がこれまで考えられていたよりも広範囲の考えられる環境で発生する可能性があることを示唆しています。

XUE プログラムの最初の結果

これらは、ジェームズ・ウェッブ極紫外線（XUE）宇宙望遠鏡による最初の結果であり、この望遠鏡は、大質量星の中の惑星形成円盤（惑星が形成され進化する場所である、回転する巨大なガス雲、塵、岩石片）の特徴を明らかにすることに焦点を当てている。領域を形成しています。 これらの領域は、おそらくほとんどの惑星系が形成された環境を表していると考えられます。 科学者にとって、惑星形成に対する環境の影響を理解することは、さまざまなタイプの系外惑星の多様性についての洞察を得るために重要です。

ザリガニ星雲の研究

XUE プログラムは、さそり座の地球から約 5,500 光年離れた大きな発光星雲であるザリガニ星雲 (NGC 6357 としても知られる) の 3 つの領域にある合計 15 個の円盤をターゲットにしています。 ザリガニ星雲は、最も新しくて最も近い大質量星形成複合体の 1 つであり、銀河系で最も重い星のいくつかが存在します。 大質量星はより高温であるため、より多くの紫外線を放出します。 これによりガスが分散する可能性があり、円盤の予想寿命は 100 万年ほど短くなります。 ウェッブのおかげで、天文学者は太陽のような星の周りの原始惑星系円盤の内部地球惑星形成領域に対する紫外線放射の影響を研究できるようになりました。

独自の Web 機能

ドイツのマックス・プランク天文学研究所のチームリーダー、マリア・クラウディア・ラミレス・タノス氏は、「ウェッブは、大質量星形成領域における惑星形成円盤を研究できる空間分解能と感度を備えた唯一の望遠鏡だ」と述べた。

天文学者らは、ウェッブの中赤外線（MIRI）装置の中解像度分光計を使用して、ザリガニ星雲の惑星形成岩盤領域の物理的特性と化学組成を特徴付けることを目指している。 この最初の結果は、星団ピスミス 24 に位置する XUE 1 と呼ばれる原始惑星系円盤に焦点を当てています。

スウェーデンのストックホルム大学のチームメンバー、アルジャン・ベック氏は、「MIRIの波長範囲とスペクトル分解能だけが、岩石惑星が形成される温かいガスや塵の分子インベントリと物理的状態を調べることができる」と付け加えた。

NGC 6357 のいくつかの大質量星の近くに位置していることを考えると、科学者らは XUE 1 がその生涯を通じて常に大量の紫外線にさらされていたと予想しています。 しかし、この極限の環境においても、チームは地球型惑星の構成要素を形成する分子のグループを発見した。

「XUE 1の周りの内側円盤が、近くの星形成領域で見つかったものと非常に似ていることがわかりました」とチームメンバー、オランダのラドバウド大学のレインズ・ウォーターズ氏は語った。 「水のほか、一酸化炭素、二酸化炭素、シアン化水素、アセチレンなどの分子が検出されました。しかし、検出された放出は一部のモデルが予測したよりも弱かったです。これは、円盤の外半径が小さいことを意味している可能性があります。」

ラドバウド大学のラース・クイペルス氏は、「このような極端な条件下でこれらの分子が検出されたのは初めてなので、私たちは驚き、興奮している」と付け加えた。 研究チームは、円盤の表面に部分的に結晶化した小さなケイ酸塩の塵も発見した。 これらは岩石惑星の構成要素と考えられています。

岩石惑星形成への影響

科学チームは、内部円盤の状態が、低質量星のみが形成される近くの星形成領域で見つかった、よく研究されている円盤の状態と似ていることを発見したため、これらの結果は岩石惑星形成にとって朗報である。 これは、岩石惑星がこれまで考えられていたよりもはるかに広範囲の環境で形成される可能性があることを示唆しています。

研究チームは、XUE プログラムから得られた残りの観察結果が、これらの状態の共通点を特定するために重要であると指摘しています。

「XUE 1 は、岩石惑星の形成に必要な条件が存在することを示しています。そのため、次のステップは、これがどの程度一般的であるかを確認することです」とラミレス・タニョス氏は言います。 「同じ領域にある他の円盤を監視して、これらの状態が観察される頻度を判断するつもりです。」

これらの結果は、 の 天体物理ジャーナル。

参考文献: 「XUE: 高度に照射された原始惑星系円盤の内部領域の分子インベントリー」マリア・クラウディア・ラミレス・タニョス、アルジャン・ベック、ラース・クイペルス、レインズ・ウォーターズ、クリスチャン・ゲーベル、トーマス・ヘニング、インガ・カンプ、トーマス・プレビッシュ、コンスタンティン・F. ゲットマン、ジェルマン チャパロ、パブロ クアルタス レストレポ、アレックス D. コッター、エリック D. ヴィジルソン、シエラ L. グラント、トーマス J. エレナ サッビ、ブノワ タボーニ、アンドリュー J. ウィンター、アンナ F. マクロード、ロイ ヴァン ボーケル、サーカス E. ヴァン・テルウィシャ、2023 年 11 月 30 日、 の 天体物理学ジャーナルレター。
土井: 10.3847/2041-8213/ad03f8

ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界有数の宇宙科学天文台です。 ウェッブは太陽系の謎を解き明かし、他の星の周囲の遠い世界を超えて、私たちの宇宙とその中での私たちの位置の神秘的な構造と起源を探求します。 WEBは国際主導のプログラムです NASA パートナーである欧州宇宙機関 (ESA) と協力して欧州宇宙機関）とカナダ宇宙庁。