ウォーリック大学のJamie Williams氏を筆頭とする研究チームは、地球をはじめとする太陽系の惑星とは成り立ちが異なるとみられる太陽系外惑星の候補を、白色矮星「HS 0209+0832」の周囲で発見したとする研究成果を発表しました。研究チームの成果をまとめた論文は学術誌「Nature Astronomy」に掲載されています。
ハッブルが捉えた“謎の吸収線”の正体
白色矮星とは、太陽のような比較的軽い恒星が進化の終盤に大きく膨らんで巨星となり、外層のガスや塵（ダスト）を放出した後に残る中心核から進化した天体です。
ハッブル（Hubble）宇宙望遠鏡を使って1999年に取得されていたHS 0209+0832の観測データを研究チームが再解析したところ、これまで正体不明とされていた約100本の吸収線（※）の大半が、銅とニオブによるものであることが明らかになりました。
※…スペクトル（電磁波の波長ごとの強さの分布）に現れる暗い部分のこと。元素ごとに決まった波長の光が吸収されることで生じるため、吸収線を調べれば天体に含まれる元素を知ることができる。
太陽系の天体とは異なる組成
研究チームによると、HS 0209+0832の大気には独特の特徴があります。亜鉛、銅、ニオブといった鉄よりも重い元素が多くみられる一方で、岩石を形作る代表的な元素であるケイ素と鉄は少ないというのです。
特に注目されるのは、「s過程」と呼ばれるプロセスで作り出される元素のひとつであるニオブです。論文によれば、s過程の元素の大部分は、恒星の進化末期の姿である巨星の内部で合成されます。
研究チームが太陽の化学組成と比べたところ、カルシウムに対するニオブの比率はHS 0209+0832のほうが3桁以上も多いことがわかりました。また、周囲から岩石質の物質を取り込んだとみられる他の白色矮星と比べても、組成は一致しなかったといいます。
ニオブは星が老いてから誕生した惑星に由来？
研究チームは、HS 0209+0832の大気に含まれるニオブについて、かつてこの星が巨星だった頃に放出した物質で形成された惑星に由来する可能性があると考えています。
地球をはじめとする太陽系の惑星は、太陽の誕生直後にあたる時期に形成されたと考えられています。また、これまでに6000個以上が確認されている太陽系外惑星のなかにも、形成されて間もない星の周囲で成長しつつある様子が直接観測されたものもあります。
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その一方、これまでの研究では、老いた恒星から放出されたガスや塵から新たに惑星が形成される可能性も指摘されていました。今回の研究は、白色矮星の大気組成を通じて、その可能性を間接的に示した形です。
HS 0209+0832がまだ巨星だった頃に放出した物質に、前述のs過程で合成されたニオブが含まれていれば、その物質で形成された惑星にもニオブが含まれているはずです。HS 0209+0832が放出する強力なエネルギーによってこの惑星からはぎ取られた物質が落下することで、HS 0209+0832の大気中に豊富なニオブが存在するのではないか、というわけです。
さらなる候補を求めて
NASA（アメリカ航空宇宙局）の系外惑星探査衛星「TESS」が取得したHS 0209+0832の観測データを研究チームが分析したところ、約4.4日周期で生じる明るさの変化が見つかりました。研究チームはこの変化について、HS 0209+0832を周回する惑星に由来すると考えています。
Williams氏は今後、老いた星が放出した物質から誕生する惑星の形成過程やその存在頻度について、ハッブル宇宙望遠鏡を用いて調べる考えです。元素の比率を目印にしてHS 0209+0832と同様の候補が増えていけば、恒星としての進化を終えた星の周囲にも惑星が形成され得るのかどうかを検証することが可能になり、惑星系の理解をさらに深める重要な一歩になると期待されています。
文／ソラノサキ 編集／sorae編集部
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参考文献・出典
- NASA Science - Suspected Second-generation Planet Solves NASA Hubble Cold Case
- Williams et al. - Discovery of a second-generation planet candidate accreting onto a white dwarf (Nature Astronomy)
