オリオン大星雲でさまよっている一対の不正惑星が発見される – Physics World

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）による新たな観測のおかげで、オリオン大星雲の中をさまよっている500以上の自由浮遊惑星質量天体が発見された。 最も奇妙なことに、この星雲の台形星団で新たに発見された天体のうち約 40 個は幅広い連星対で存在しており、これらのいわゆる「不正惑星」がどのように形成されるかについての予想を混乱させています。

恒星の周りを周回しない自由浮遊惑星質量天体は、これまでにも星形成領域で発見されているが、JWST が観測したほどの数は発見されていない。 近赤外線カメラ (NIRCam)。 これらの天体が見えるのは、まだ若く、形成時の熱で輝いているためです。 時間が経つと、それらは冷えて見えなくなります。

このような自由浮遊惑星がどのように形成されるかについては XNUMX つの仮説があります。 XNUMXつは、それらが星のように始まり、星を形成する分子雲から直接崩壊して凝縮するというものです。 もうXNUMXつは、それらが若い星の周りの軌道で核の降着によって形成され、後に重力潮汐力と共鳴によって追い出されるというものです。

ジャンボミステリー

オリオン大星雲で見つかった 540 個の惑星質量天体のほとんどについては、「ほぼ確実に両方のプロセスが組み合わさったものとなるでしょう」と彼は言います。 サミュエル・ピアソン、欧州宇宙機関 (ESA) の研究員であり、まだ査読されていない論文の主著者です。 プレプリント 新しい観察について。

ただし、全体の 40% に相当する 9 程度の幅のバイナリは、この図には当てはまりません。 ピアソンはそれらを JuMBO (Jupiter Mass Binary Objects) と呼んでいますが、それらは謎に包まれています。

ピアソン氏は、主な問題はJuMBOの大量発生であると説明する。 モデルは、分子雲から直接形成できる最小質量は木星の質量の 0.6 倍であると予測しています。 この最小制限は、物体が小さいほど熱を保持する能力が高く、それ以上の収縮を防ぐために発生します。 したがって、より小さな惑星質量天体（JWST 観測での最小の天体（木星の質量約 XNUMX 倍）を含む）は、代わりに核の降着によって、つまり地球のように下から上に形成され、放出されたと予想されるかもしれません。彼らの起源のシステムから。

「しかし、今の問題は、それらがつがいで見つかっていることです」とピアソンは言う 物理学の世界。 「いったいどうしてそんなことが起こるのでしょう？」

惑星形成シナリオ

これまでのところ、テーブルには XNUMX つの選択肢があります。 XNUMX つは、星が生まれながらにして持つ質量の分布を表す初期質量関数が、誰もが認識しているよりもはるかに小さな質量にまで及ぶということです。 もうXNUMXつは、これらのJuMBOが何らかの形で惑星系から排出されているということです。

バイナリ ペアがどのように排出されるかについての明確なモデルはありませんが、考えられる説明の XNUMX つは次のとおりです。 ロザルバ・ペルナ ストーニーブルック大学の ワン・イーハン および 朱趙環 ネバダ大学ラスベガス校の博士号（どちらも米国）。 で 別のプレプリント、彼らは、星から遠く離れたところを周回しているXNUMXつの巨大な惑星が、システムが近くの星と接近遭遇するのと同時にたまたま整列するように移動した場合、両方とも弾き出される可能性があるというモデルを提案しています。

Perna と Wang は、惑星形成のモデルでは、恒星から 50 天文単位 (つまり、地球と太陽の距離の 50 倍) 以上の距離で、巨大惑星が惑星形成円盤から直接合体する可能性があると指摘しています。

「私たちのシナリオでは、JuMBO は互いに長半径が近い XNUMX つの巨大な惑星からなる惑星系から形成されることを好みます」とワン氏とペルナ氏は語る。 物理学の世界。 「たとえば、惑星系が広い場合、最も可能性の高い構成は、〜100天文単位にある巨大な惑星と、70天文単位にある別の巨大な惑星です。」

新しいドメインへのプッシュ

で 紙 2022年に出版された、 アレックス・ショルツ 英国セント・アンドリュース大学の博士らは、JWST が若い星団の中にあるかなりの数の低質量不正惑星を検出できるだろうと予測した。 ショルツ氏は、オリオン大星雲の新たな発見はこの結論を正当化すると述べている。

「これらの新たに発見された惑星質量天体は、本当に刺激的です。それらは驚くほど豊富で、連星の数の多さはまったく予想外でした」と彼は言う。 物理学の世界。 「新しい領域に進出すると、こういうことが起こります。予期せぬものが見つかるのです。」

今のところ、より多くのデータを取得することが責任です。 ピアソンとその共著者 マーク・マコーリアンESA の科学探査上級顧問である彼は、今後の研究で、今回は JWST を使用して JuMBO をもう一度見てみたいと考えています。 近赤外分光計 (NIRスペック)。 これらの観測は、温度、表面重力、大気組成の詳細を提供することで、それらが実際に惑星質量のものであることを確認するはずです。 さらに、ピアソンとマコーリアンは、ロゼット星雲から誕生し、2244光年離れたいっかくじゅう座に位置する若い星団NGC 5で惑星質量天体を探す計画を立てている。 NGC 000 の恒星はトラペジウムの恒星より​​も密度が低く、その軌道から惑星がはじき出される恒星との遭遇の機会が少ないことを意味するとピアソン氏は言う。

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「本当に人がまばらな地域ではこのようなことが起こる可能性はかなり低いので、もし私たちが突然 JuMBO を見かけなくなったら、それがどのように形成されているかを示す決定打となるでしょう」と彼は説明する。

これらの不正惑星質量天体についてはほとんど知られていないが、私たちの天の川銀河には星の数よりも多くの惑星質量天体が存在する可能性があるとピアソン氏は言う。 このことから、それらをどのように定義するかという疑問が生じます。それらは惑星なのか、亜褐色矮星なのか、それとも何か他のものなのでしょうか。 これらのカテゴリー間の境界線がすでに曖昧であることを考えると、それは問題ではないかもしれないが、ピアソン氏はそのような議論を避けている。

「私たちがそれらをどのように定義しようとするかは、議論を引き起こす素晴らしい方法です」と彼は笑いながら言います。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/pairs-of-rogue-planets-found-wandering-in-the-orion-nebula/