「若い太陽系」の惑星：予期せぬ変化が運命を変える可能性がある

この発見で注目すべき点は、恒星SZ Chamaeleontisの原始惑星系円盤からイオン化したネオンガスが消失したことではなく、むしろそれがいかに早く消失したかである。15年未満と、その期間は非常に短い。この星の円盤内のガス状系外惑星の形成としては非常に大きい。

これから見るように、イオン化したネオンガスの消失は、この星の原始惑星系円盤が予想よりもずっと早く、つまり予想より約100万年早く消失することを間接的に明らかにしている。

これは、 SZ Chamaeleontisのガス状系外惑星には、より短時間で形成できる十分な量のガスと塵があることを意味します。

このテキストの表紙画像は、星SZ Chamaeleontis ( SZ Chaと呼ばれる) を取り囲み、部分的に隠れている塵とガスの円盤を芸術的に表現しています。

それは、カメレオン座にある、ほんの数百万歳の非常に若い星です。私たちの太陽も同じ年代に同様の円盤を持っており、そこで今日太陽系を構成する惑星が形成されたと想像できます。

私たちの太陽系の起源の研究との関連性により、この星は最初にスピッツァー望遠鏡によって観測されましたが、最近ジェームズ・ウェッブ望遠鏡によって再観測されました。

SZ Cha 円盤ではまだ惑星は観察されていませんが、形成プロセスはすでに始まっている可能性が高いです。そこでは木星や土星などのガス惑星が形成される可能性が高いですが、地球や火星などの岩石惑星も形成されます。

恒星の誕生から数百万年後に起こる惑星の形成中、円盤内に存在するガスと塵の一部が恒星に落下し続けます（重力によって引き寄せられるだけでなく、磁場によっても導かれます）。微々たるものは惑星や小惑星帯（デブリディスクとも呼ばれる）を形成し、残りは星の放射線によって蒸発し、星間空間に分散します。

主に星から放出される X 線ですが、あまり効果的ではありませんが、極端紫外線 (UVE) も円盤に浸食作用を及ぼします。正確に言うと、ガスや塵を加熱して蒸発させ、円盤全体を消散させます。

主に X 放射線が作用する場合 (EUV 放射線よりもはるかにエネルギーが高い)、蒸発は急速に (数百万年) 発生します。しかし、作用するのが主に UVE 放射である場合、蒸発はよりゆっくりと起こり、モデルによれば、円盤は少なくともさらに 100 万年間存続します。

円盤のガスと塵が宇宙に分散しているという事実は、惑星が形成されるまでに時間との実際の競争が必要であることを意味します。実際、惑星が時間を無駄にすると、すべてがすでに蒸発してしまうため、形成のための原材料（ガスや塵）が不足する危険があります。

スピッツァーはNASA の宇宙望遠鏡で、2003 年 (軌道に打ち上げられた年) から2020 年まで赤外線で観測され、その後停止されました。スピッツァーによって観測された星の中にはSZ Chaがありました。 2008 年にSZ Cha に原始惑星系円盤があることを発見しただけでなく、50 個の星のサンプルのうちこの星が他の同様の星よりもはるかに大量の 2 倍電離したネオン ガスを持っていることを発見したのはスピッツァーでした。 。

二度電離したネオンが大量に存在するという事実は、円盤が X 線ではなく主に UVE 放射線で照射され、したがってよりゆっくりと蒸発することを示しています。惑星、特に形成中または形成予定のガス惑星は、長期間にわたってガスを利用できるため、「楽に過ごす」ことができると結論づけられました。

最近、ジェームズ・ウェッブ望遠鏡からの観測から驚きがもたらされました。彼はまた、スピッツァーの 15 年後に SZ Cha 記録を観察しましたが、二度イオン化されたネオンの存在はもはや発見されませんでした。これは、SZ Cha の円盤に​​はネオンがまだ存在しているが、中性またはイオン化されたのは 1 回だけであることを意味します。その結果、ディスクには X 線が照射されるようになり、その侵食が急速に進みます。 SZ Cha がガス惑星を形成する可能性とその時間が約 100 万年短縮されました。

天文学者カトリーヌ・エスパイヤ率いるこれらの観測を実施し、その結果が学術誌「天体物理ジャーナル・レターズ」に掲載された科学者らは、紫外線が支配する放射線場からX線が支配する放射線場への移行は恒星風に関連していると考えている。 (私たちが知っている風に似ていますが、超音速の荷電粒子で構成されています)。

実際、ジェームズ・ウェッブの観測と同時に、地球上の望遠鏡を通して強風の存在が観測されました。したがって、科学者たちは「 UVE放射線が円盤に到達するのを妨げられた一方で、X線は風に透過して円盤を照射することができた」と考えています。

将来、風の強さと形状が変化し、紫外線放射が再び蔓延し、ガス状の系外惑星の形成過程に「中断」を与える可能性を排除することはできません。