太陽のような恒星の4分の1が自分の惑星を食べている

太陽のような恒星の4分の1が自分の惑星を食べていることが明らかになった 天文・宇宙

太陽系はどのくらい珍しいのか?

太陽以外の恒星の周りを回る惑星が発見されてから約30年、私たちは惑星系が銀河で一般的な存在であることがわかってきました。しかし、その中には、私たちが知っている太陽系とはまったく異なるものも少なくありません。

太陽系の惑星は、安定したほぼ円形の軌道で太陽の周りを回っており、惑星が形成されてから軌道があまり変化していないと考えられます。しかし、他の星の周りを回る惑星系の多くは、非常に混沌とした過去に苦しんでいます。

自分の惑星を食べる恒星

私たちの太陽系は比較的穏やかな歴史を持ち、それが地球上の生命の繁栄につながっています。生命が存在する可能性のある異星を探す際には、同じように平和な過去を持つ星系を特定する方法があれば、対象を絞り込むことができます。

私たちの国際的な天文学者チームは、この問題に取り組み、『Nature Astronomy』誌に発表しました。その結果、太陽のような恒星の20〜35%が自分の惑星を食べていることがわかりました。そして、最も可能性の高い数字は27%でした。

これは、太陽に似た恒星を周回する惑星系の少なくとも4分の1が、非常に混沌としたダイナミックな過去を持っていたことを示唆しています。

混沌とした歴史と連星

天文学者は、大・中型の惑星が大きく移動している太陽系外惑星系をいくつか確認しています。これらの移動する惑星の重力が、他の惑星の軌道を乱したり、不安定な軌道に押しやったりした可能性もあります。

また、これらのダイナミックな星系の多くでは、惑星の一部が恒星に落下している可能性もあります。しかし、地球のような静かな星系では、このようなカオス的な星系がどの程度存在するのかはわかっていませんでした。一方、地球のような静かな星系では、秩序立った構造が生命の繁栄を支えています。

連星

連星は、1つのガス雲から同時に形成されるため、通常は全く同じ元素が混在しています。©ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Alves et al.

どんなに精密な天文観測機器を使っても、太陽系外惑星を直接的に研究解明するのは非常に困難です。その代わりに、私たちは連星系の星の化学組成を分析しました。

連星系とは、2つの星がお互いの周りを回っている状態です。通常、2つの星は同じ時期に同じガスから形成されているため、同じ元素が混在していると考えられています。

しかし、惑星が2つの恒星のどちらかに落ちてくると、恒星の外層に溶け込んでしまいます。その結果、星の化学組成が変化し、鉄などの岩石型惑星を形成する元素がより多く見られるようになるのです。

岩石質惑星の痕跡

私たちは、太陽のような星からなる107個の連星系の化学組成を、星が発する光のスペクトルを分析することで調べました。その結果、伴星1伴星とは、連星における暗い方の天体。よりも惑星物質が多く含まれている星がどのくらいあるのかがわかりました。

そして、連星間の化学組成の違いが、惑星を食べたことによるものであることを示す明確な証拠が3つ見つかりました。

まず、外側の層が薄い星は、伴星よりも鉄が豊富に含まれている確率が高いことがわかりました。これは惑星を食べたことと矛盾しません。惑星の物質が薄い外層で希釈されると、その層の化学組成に大きな変化をもたらします。

次に、鉄をはじめとする岩石性元素に富む星は、伴星よりもリチウムを多く含んでいます。リチウムは恒星ではすぐに破壊されますが、惑星では保存されます。つまり、星の中にリチウムが異常に多く含まれているのは、星が形成された後に到着したと考えられます。このことは、リチウムが惑星によって運ばれ、星に食われるまでの間、惑星がリチウムを運んでいたという考えに合致します。

3つ目は、伴星よりも多くの鉄を含む星は、銀河内の似たような星よりも多く含まれていることです。しかし、同じ星の炭素の含有量は標準的なものであり、炭素は揮発性の元素であるため、岩石によって運ばれることはありません。したがって、これらの星は、惑星または惑星物質からの岩石によって化学的に濃縮されたものであると考えられます。

地球を探す2.0

今回の結果は、恒星の天体物理学と太陽系外惑星の探査にとって画期的なものです。食べる惑星が太陽のような星の化学組成を変化させることを発見しただけでなく、その惑星系のかなりの部分が、太陽系とは異なり、非常にダイナミックな過去を経験していたこともわかりました。

さらに、今回の研究により、化学分析を用いて、穏やかな太陽系の真の姿を持つ可能性の高い星を特定できる可能性が出てきました。

太陽に似た比較的近い星は何百万個もあります。最も有望なターゲットを特定する方法がなければ、「地球2.0」を探すことは、干し草の中の針を探すようなものです。The Conversation

著者情報:ロレンツォ・スピーナ氏2イタリア国立天体物理学研究所博士研究員、元モナシュ大学研究員 モナシュ大学
This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

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