ハッブルはこの惑星の形を13年間見ています

ハッブルの最も注目すべき特徴は、その寿命かもしれません。 ハッブルはほぼ32年間運営されており、その間、一貫した科学の食生活と目の保養になりました。 その32年のうちの13年間、それは約530光年離れた若い太陽系で形成されている原始惑星にチェックインしてきました。

惑星の形成は常に厄介なプロセスです。 しかし、この場合、新しい研究の著者によると、惑星の形成は「強烈で暴力的なプロセス」です。

惑星科学者が惑星形成について話すとき、彼らは主に降着プロセス、またはそれが呼ばれるように「コア降着」について話します。 コア降着では、惑星は小さな断片を蓄積することによってゼロから構築されます。 小石から巨礫、そして最終的には微惑星まで、すべてが衝突して凝集し、数百万年後に惑星を形成します。

木星のようなガス巨人にとって、それは岩のコアが形成されることを意味し、発達中の惑星はそれがそれ自身を取り巻くガスの広大なエンベロープを引き付けます。

しかし、惑星が形成される別の方法があり、ハッブルは惑星のフードへの別の道をたどっている原始惑星に目を光らせてきました。

「ABぎょしゃ座周辺の広い間隔で埋め込まれた木星惑星形成の画像」は、ジャーナルNatureAstronomyの観測結果を示しています。 筆頭著者はすばる望遠鏡のタイネ・カリーとユーレカ・サイエンティフィックです。

この物語の中心にある星は ABぎょしゃ座、ぎょしゃ座のわずか200万歳の若い星。 私たちの太陽系は、惑星が太陽の周りに形成され始めたのと同じ時代でした。 ハッブルが見守っていた初期の惑星は、ABぎょしゃ座bと呼ばれています。 木星に似た原始惑星ですが、9倍の質量があります。 そして、それは極端な距離でその星を周回します。 その軌道は、星から138億km（86億マイル）、または冥王星が太陽からの距離の2倍の距離にあります。 言い換えれば、それはその星から約93天文単位です。

星からこのように遠く離れていると、コアの降着のために形成される可能性は低くなります。 代わりに、研究者はそれがディスクの不安定性によって形成されていると考えています。

「自然は賢いです。 さまざまな方法で惑星を作り出すことができます」と筆頭著者のカリーは述べています。

ハッブルはこれらの発見において重要な役割を果たしました、そして別の望遠鏡もそうしました：日本の スバル望遠鏡。 これは、日本の国立天文台の最高の望遠鏡であり、8.2メートルの主鏡の周りに構築されています。 すばる望遠鏡には、すばるコロナグラフ補償光学（SCExAO）と呼ばれる高度な機器もあります。SCExAOは、最先端の太陽系外惑星イメージング機器です。 この新しい研究は、主にSCExAOと、ハッブルの2つの機器である宇宙望遠鏡イメージングスペクトログラフ（STIC）と近赤外線カメラおよびマルチオブジェクトスペクトログラフ（NICMOS）のデータに基づいています。

若い太陽系は、まぶしい星の光とガスと塵のベールのために観測するのが難しいです。 「幼児の星の周りの円盤に埋め込まれた原始惑星の直接画像は、木星のようなガスの巨大惑星の形成を理解するための鍵を提供します」と著者は彼らの論文で指摘しています。 しかし、高度な分光器とコロナグラフは、この重要な天文学の分野に侵入しています。

若い星の周りの惑星形成ディスクには、惑星形成とは関係のない他の複雑なディスク機能も含まれています。 惑星とこれらの他の構造を区別するには、宇宙ベースと地上ベースの望遠鏡からの大量のデータが必要です。 ハッブルとジェミニに加えて、ALMAのような追加の施設もデータを提供しました。

「このシステムの解釈は非常に困難です」とカリーは言いました。 「これが、このプロジェクトにハッブルが必要だった理由の1つです。つまり、ディスクや惑星からの光をより適切に分離するためのクリーンな画像です。」

「1年か2年のオーダーでこの動きを検出することができませんでした」とカリーは言いました。 「ハッブルは、スバルのデータと組み合わせて、軌道運動を検出するのに十分な13年の時間ベースラインを提供しました。」

このシステムには、93auにある巨大な木星のような惑星以上のものがあります。 研究者たちはまた、430-580auにある他の2つの惑星形成サイトとディスクのスパイラルアームを特定しました。 結果は、木星のようなガス巨人が形成できる別の方法を示しています。 ディスクの不安定性。 「少なくとも1つの塊のような原始惑星と複数の渦巻き状の腕を備えたABAurシステムは、木星の形成の標準モデルに代わる、長い間考えられてきた、ディスク（重力）不安定性の証拠も提供する可能性があります。」

ディスクの不安定性とは、巨大な星周円盤が惑星サイズの自己重力の塊に崩壊することです。 その後、これらの塊は惑星に進化します。 理論によれば、ディスクの不安定性は、コアの降着よりも星から離れた場所に惑星を形成するはずです。 この研究に関与していない太陽系外惑星の天文学者ポール・ウィルソンによれば、「ディスクの断片化は、放射冷却速度が高い原始惑星系円盤（数十AU）でより容易に発生すると予想されます」。

「この新しい発見は、いくつかのガスの巨大惑星がディスクの不安定性メカニズムによって形成される可能性があるという強力な証拠です」と、ワシントンDCのカーネギー科学研究所のアランボスは強調しました。 「結局のところ、重要なのは重力だけです。星形成プロセスの残り物は、重力によって引き寄せられて、何らかの形で惑星を形成することになるからです。」

この研究は、惑星形成ルート間の違いを指摘しています。 2つの異なるモデル間だけでなく、これらの経路をたどる惑星がどのように異なって検出されるか。

「間接的に検出された約5000個の既知の太陽系外惑星のほとんどすべてが、太陽系スケール（<30 au）でホスト星を周回しています」とこの論文は説明しています。 「若いガス巨人が複数の地球の質量コアをゆっくりと構築し、次に原始惑星系円盤ガスを急速に降着させることによって形成されるコア降着モデルは、これらの場所で木星や土星のようなガス巨人を説明します。 対照的に、直接画像化された太陽系外惑星は、通常、幅が広く、50〜300 auの軌道を持ち、木星の約5倍以上の質量があります。 ディスクの状態では、コアの降着によるこれらの惑星の多くのその場での形成ができない可能性があります。」

核の降着は、穏やかでほとんど平和なプロセスのように見えることがあります。 時間が経つにつれて、より多くの物質が集まり、物質が利用できなくなり、惑星が最終的な形をとるまで、より大きく成長します。 もちろん、衝突はこのプロセスの一部であり、月を作成した地球とTheiaの衝突の場合のように、衝突は激しくなる可能性があります。

対照的に、ディスクの不安定性はより騒々しいプロセスです。 それは、ほぼ国家的なコア降着プロセスよりもはるかに迅速に行われます。 それは強烈で暴力的であるとさえ説明することができます。

「もっともらしい代替モデルは、ディスクの不安定性です。重力崩壊の激しく急速なプロセスであり、100auまでの超巨大ガス巨大惑星を形成するのに最適です。」 著者は書いています。

この研究は、ソーラーシステムアーキテクチャの全体的な理解に影響を及ぼします。 多くの太陽系外惑星の研究では、完全に形成された惑星を分析して、惑星の形成を抑制しようとしています。 しかし、私たちが見つけた場所に太陽系外惑星が形成されている必要はありませんでした。結局、木星は現在の場所に落ち着く前に太陽系を通って移動しました。 「ABAurbは、木星よりも重い惑星が100 auに近い距離で形成できるという直接的な証拠を提供します。これは、太陽から冥王星のようなカイパーベルトオブジェクトまでの距離の2倍以上であり、標準的なコア降着による惑星形成の期待とは際立って対照的です。モデル」と著者は論文に書いています。

ABぎょしゃ座システムも、その若い年齢のために重要です。 わずか200万歳で、もう1つの重要でよく研究されている若い星であるPDS70の約半分の年齢です。PDS70bは最初の直接画像化された太陽系外惑星でした。

「最後に、この発見は、惑星がどのように形成されるかについての私たちの理解に重大な結果をもたらします」と著者は書いています。 「ABAurbは、埋め込まれた原始惑星の重要な直接的な外観を提供します
ステージ。 したがって、PDS70システムよりも惑星形成の初期段階を調査します。 AB Aurの原始惑星系円盤は複数の渦巻き状の腕を示しており、AB Aur bは、これらの腕の近くにある空間的に分解された塊として現れます。」

著者によると、これはディスクの不安定性を介して形成される木星のモデルに「不思議な類似」です。 これは、Aur AB bが、惑星形成のディスク不安定性メカニズムの最初の直接的な証拠になる可能性があることを意味します。

しかし、それはおそらく私たちの最後ではないでしょう。

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