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画期的な調査で数十の星の周りの惑星誕生の秘密が明らかに

2024-03-09 13:26:54 | 系外惑星系
太陽系から1600光年離れたオリオン座の若い星とそれを取り囲む原始惑星系円盤。背景画像は赤外線天文衛星IRAS撮影の赤外線画像。以下、機械翻訳。
画期的な調査で数十の星の周りの惑星誕生の秘密が明らかに
2024年 3月 5日

黒い背景に 10 枚のディスクの画像が 2 列に配置されています。 ディスクは紫、オレンジ、白の色合いで着色されています。 黒い点が各ディスクの中心にあります。 左上から右下に向かって、円盤の外観は次のようになります。長くて湾曲しており、中央に切れ目があります。 長方形で、傾いていて、鋭い。 不定形でかすかな。 環状の円。 不定形の大きな雲。 トップダウンのスパイラル。 伸びたウィスプのある小さな円。 ほぼ円形。 長方形で、傾いていて、かすんでいます。
天文学者チームは一連の研究で、惑星形成の魅力的で複雑なプロセスに新たな光を当てました。 この驚くべき画像は、チリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡 (ESO の VLT) を使用して撮影されたもので、惑星形成円盤に関する史上最大規模の調査の 1 つを表しています。 この研究では、周囲に惑星が形成されている可能性のある80個以上の若い恒星の観測結果がまとめられ、天文学者に銀河系のさまざまな領域で惑星がどのように形成されるのかについての豊富なデータと独自の洞察が得られる。

「これはまさに私たちの研究分野の変化です」と、アイルランドのゴールウェイ大学の講師であり、本日『Astronomy & Astrophysics』誌に掲載された 3 つの新しい論文のうちの 1 つの筆頭著者であるクリスチャン ギンスキーは言います。 「私たちは個々の星系の集中的な研究から、星形成領域全体の巨大な概要に到達しました。」
現在までに、太陽以外の恒星を周回する惑星が 5000 個以上発見されており、その多くは私たちの太陽系とは著しく異なる系内にあります。 この多様性がどこでどのように生じるかを理解するために、天文学者は、若い星を包み込む塵とガスが豊富な円盤、つまり惑星形成の揺りかごを観察する必要があります。 これらは、星自体が形成されている巨大なガス雲で最もよく見つかります。
成熟した惑星系と同様に、新しい画像は惑星形成円盤の驚くべき多様性を示しています。 「これらの円盤の中には、おそらく周回惑星の複雑なバレエによって動かされている巨大な螺旋状の腕が見えるものもあります」とギンスキー氏は言う。 イタリア国立天体物理学研究所(INAF)アルチェトリ天体物理観測所の天文学者アントニオ・ガルフィ氏は、「惑星の形成によって形成された環や大きな空洞を示すものもあれば、この喧騒の活動の中で滑らかでほとんど休眠状態に見えるものもあります」と付け加えた。 そして論文の一つの筆頭著者でもあります。
研究チームは、銀河系の3つの異なる星形成領域にまたがる合計86個の星を研究した。いずれも地球から約600光年離れたおうし座とカメレオンI、そして私たちから約1600光年離れたガスが豊富な雲であるオリオンである。 太陽よりも重い星がいくつか誕生した場所として知られています。 観察結果は、10 か国以上の科学者からなる大規模な国際チームによって収集されました。
チームは、データセットからいくつかの重要な洞察を収集することができました。 たとえば、オリオン座では、2つ以上の星がグループになっている星は、惑星を形成する大きな円盤を持っている可能性が低いことがわかりました。 私たちの太陽とは異なり、銀河系のほとんどの星には伴星があることを考えると、これは重要な結果です。 これに加えて、この領域の円盤の不均一な外観は、その中に巨大な惑星が埋め込まれている可能性を示唆しており、それが円盤の歪みや位置ずれを引き起こしている可能性があります。
惑星形成円盤は地球と太陽の間の距離の数百倍の距離まで伸びることができますが、その位置が私たちから数百光年離れているため、夜空に小さな針状の針のように見えます。 円盤を観察するために、チームはESOのVLTに搭載された洗練された分光偏光測定ハイコントラスト系外惑星研究装置(SPHERE)を使用しました。 SPHERE の最先端の補償光学システムは、地球大気の乱流の影響を補正し、円盤の鮮明な画像を生成します。 これは、研究チームが太陽の半分ほどの質量を持つ星の周りの円盤を画像化することができたことを意味する。この質量は通常、今日利用できる他のほとんどの機器では暗すぎる。 調査のための追加データは、VLT の X シューター装置を使用して取得されました。これにより、天文学者は星がどれくらい若いか、どれくらいの大きさかを判断することができました。 一方、ESO がパートナーであるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA) は、研究チームが一部の星の周囲にある塵の量について理解を深めるのに役立ちました。
技術の進歩に伴い、研究チームは惑星形成システムの中心部をさらに深く掘り下げたいと考えている。 たとえば、ESOの近々開発予定の超大型望遠鏡(ELT)の39メートルの大きな鏡を使えば、研究チームは若い星の周囲の最も内側の領域を研究できるようになり、そこでは私たちのような岩石惑星が形成されている可能性がある。
今のところ、これらの素晴らしい画像は、惑星形成の謎を解明するのに役立つデータの宝庫を研究者に提供します。 「私たちの太陽系における惑星形成、そして最終的には生命の形成に向けた旅の始まりを示すプロセスが、これほど美しいものでなければならないということは、ほとんど詩的である」と結論づけています。
デ・ペル・グンナール・ヴァレゴード氏は、オランダのアムステルダム大学の博士課程の学生で、オリオン座の研究を主導した。 オランダのインターナショナル スクール ヒルフェルスムで非常勤教師も務めるヴァレゴード氏は、この画像が生徒たちに将来科学者になるよう促すことを期待している。

詳しくは
この研究は、Astronomy & Astrophysics に掲載される 3 つの論文として発表されました。 提示されたデータは、SPHERE コンソーシアムの時間保証プログラムおよび DESTINYS (近くの若い星のイメージングによる円盤進化研究) ESO 大規模プログラムの一部として収集されたものです。

「Chamaeleon I 星形成領域の SPHERE ビュー: GTO および DESTINYS プログラムによる惑星形成円盤の完全な調査」 (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244005)

チームは、C. ギンスキー (アイルランド、ゴールウェイ大学、オランダ、ライデン大学、ライデン天文台 [ライデン]、オランダ、アムステルダム大学、アントン パンネクーク天文学研究所 [API])、R. 田崎 (API) で構成されています。 、M. Benisty (グルノーブル アルプ大学、CNRS、IPAG、フランス [グルノーブル])、A. Garufi (INAF、Osservatorio Astrofisico di Arcetri、イタリア)、C. Dominik (API)、Á. Ribas (ヨーロッパ南天天文台、チリ [ESO チリ])、N. Engler (ETH チューリッヒ、素粒子物理学および天体物理学研究所、スイス)、J. Hagelberg (ジュネーブ天文台、ジュネーブ大学、スイス)、R. G. van Holstein (ESO チリ) )、T. Muto (工学院大学教養学部、日本)、P. Pinilla (マックス・プランク天文学研究所、ドイツ [MPIA]; Mullard Space Science Laboratory、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン、英国)、K. Canadian ( 東京工業大学地球惑星科学部門、S. Kim (清華大学天文学部、中国)、N. Kurtovic (MPIA)、M. Langlois (リヨン天体物理学研究センター、CNRS、UCBL) 、フランス)、J. Milli (グルノーブル)、M. Momose (茨城大学理学部、日本 [茨城])、R. Orihara (茨城)、N. Pawellek (オーストリア、ウィーン大学天体物理学科)、 T.O.B.シュミット(ドイツ、ハンブルガー・シュテルンヴァルテ)、F.スニック(ライデン)、Z.ワハジ(ESOチリ)。

「おうし座星形成領域の SPHERE ビュー: GTO および DESTINYS プログラムによる惑星形成円盤の完全な国勢調査」 (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202347586)

チームは、A. ガルフィ (INAF、イタリア、オッセルヴァトリオ アストロフィジコ ディ アルチェトリ [INAF Arcetri])、C. ギンスキー (アイルランド、ゴールウェイ大学)、R. G. van Holstein (チリ、ヨーロッパ南天天文台 [ESO チリ])、M で構成されています。 . Benisty (ラボラトワール ラグランジュ、コート ダジュール大学、コート ダジュール天文台、CNRS、フランス、グルノーブル アルプ大学、CNRS、IPAG、フランス [グルノーブル])、C. F. マナラ (ヨーロッパ南天天文台、ドイツ)、S . Pérez (若い系外惑星とその衛星のミレニアム核 [YEMS]; Departamento de Física、Universidad de Santiago de Chile、チリ [サンティアゴ])、P. Pinilla (Universidad Space Science Laboratory、University College London、UK)、A. Ribas (英国ケンブリッジ大学天文学研究所)、P. Weber (YEMS、サンティアゴ)、J. Williams (ハワイ大学天文学研究所、米国)、L. Cieza (Instituto de Estudios Astrofísicos、Facultad de Ingeniería) y Ciencias、ディエゴ・ポルタレス大学、チリ [ディエゴ・ポルタレス]、YEMS)、C. Dominik (アントン・パンネコック天文学研究所、アムステルダム大学、オランダ [API])、S. Facchini (フィシカ大学、ミラノ大学) 、イタリア)、J. Huang(コロンビア大学天文学部、米国)、A. Zurlo(Diego Portales; YEMS)、J. Bae(フロリダ大学天文学部、米国)、J. Hagelberg(ジュネーブ天文台、スイスのジュネーブ大学)、Th。 Henning (マックス・プランク天文学研究所、ドイツ [MPIA])、M. R. Hogerheijde (ライデン天文台、ライデン大学、オランダ; API)、M. Janson (ストックホルム大学天文学部、スウェーデン)、F. Ménard (グルノーブル)、 S. メッシーナ (INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania、イタリア)、M. R. Meyer (ミシガン大学天文学部、米国)、C. Pinte (オーストラリア、モナッシュ大学物理天文学部、グルノーブル)、S. Quanz (ETH チューリッヒ、物理学科、スイス [チューリッヒ])、E. Rigliaco (Osservatorio Astronomico di Padova、イタリア [パドヴァ])、V. Roccatagliata (INAF Arcetri)、H. M. Schmid (チューリッヒ)、J. Szulágyi (チューリッヒ)、 R. ファン ボーケル (MPIA)、Z. ワハジ (ESO チリ)、J. アンティキ (INAF アルチェトリ)、A. バルッフォロ (パドバ)、T. ムーラン (グルノーブル)。

「近くの若い星のイメージングによる円盤進化の研究 (DESTINYS): オリオン座の星形成領域の SPHERE ビュー」 (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202347452)

チームはP.-Gで構成されています。 Valegård (アントン・パンネクーク天文学研究所、アムステルダム大学、オランダ [API])、C. Ginski (ゴールウェイ大学、アイルランド)、A. Derkink (API)、A. Garufi (INAF、Osservatorio Astrofisico di Arcetri、イタリア) 、C. ドミニク (API)、Á. Ribas (英国ケンブリッジ大学天文学研究所)、J. P. ウィリアムズ
(ハワイ大学天文学研究所、米国)、M. Benisty (グルノーブル アルプス大学、CNRS、IPAG、フランス)、T. Birnstiel (ドイツ、ルートヴィヒ マクシミリアン大学物理学部天文台 [ LMU]; Exzellenzcluster ORIGINS、ドイツ)、S. Facchini (Fisica ディパルティメント、ミラノ大学、イタリア)、G. Columba (物理天文学部「ガリレオ ガリレイ」 - パドバ大学、イタリア; INAF – Osservatorio Astronomico di Padova、イタリア)、M. Hogerheijde (API; ライデン天文台、ライデン大学、オランダ [ライデン])、R. G. van Holstein (ヨーロッパ南天天文台、チリ)、J. Huang (コロンビア大学天文学部、米国)、 M. Kenworthy (ライデン)、C. F. Manara (ヨーロッパ南天天文台、ドイツ)、P. Pinilla (University College London、英国のMullard Space Science Laboratory)、Ch. Rab (LMU; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik、ドイツ)、R. Sulaiman (ベイルート・アメリカン大学物理学科、レバノン)、A. Zurlo (Instituto de Estudios Astrofísicos、Facultad de Ingeniería y Ciencias、Universidad Diego Portales) 、チリ;Escuela de Ingeniería Industrial、Facultad de Ingeniería y Ciencias、Universidad Diego Portales、チリ;若い系外惑星とその衛星上のミレニアム核)。

ヨーロッパ南天天文台 (ESO) は、世界中の科学者が万人の利益のために宇宙の秘密を発見できるようにします。 私たちは、天文学者が刺激的な問題に取り組み、天文学の魅力を広めるために使用する世界クラスの天文台を地上で設計、建設、運営し、天文学のための国際協力を推進しています。 1962 年に政府間組織として設立され、現在 ESO は 16 の加盟国 (オーストリア、ベルギー、チェコ、デンマーク、フランス、フィンランド、ドイツ、アイルランド、イタリア、オランダ、ポーランド、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、米国) によって支援されています。 王国)、開催国のチリ、そして戦略的パートナーとしてのオーストラリアと協力。 ESO の本部とそのビジター センターおよびプラネタリウムである ESO スーパーノヴァは、ドイツのミュンヘンの近くにあり、空を観察するための独特の条件を備えた素晴らしい場所であるチリのアタカマ砂漠には、私たちの望遠鏡があります。 ESO は、ラ シラ、パラナル、チャナントールの 3 つの観測サイトを運営しています。 Paranal では、ESO は超大型望遠鏡とその超大型望遠鏡干渉計、さらに VISTA などの測量望遠鏡を運用しています。 またパラナルでは、ESOは世界最大かつ最も感度の高いガンマ線天文台であるチェレンコフ望遠鏡アレイ南をホストし、運営します。 ESO は国際的なパートナーと協力して、ミリメートルおよびサブミリメートルの範囲で空を観測する施設であるチャナントールでアルマ望遠鏡を運営しています。 パラナル近くのセロ アルマゾネスで、私たちは「空にある世界最大の目」である ESO の超大型望遠鏡を建設しています。 私たちはチリのサンティアゴにあるオフィスから国内での事業をサポートし、チリのパートナーや社会と関わります。

国際天文学施設であるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA) は、ESO、米国国立科学財団 (NSF)、日本の国立自然科学研究所 (NINS) とチリ共和国の協力によるパートナーシップです。 アルマ望遠鏡は、加盟国を代表して ESO から資金提供されており、NSF はカナダ国立研究評議会 (NRC) および台湾の国家科学技術評議会 (NSTC) と協力して、NINS は中央研究院 (AS) と協力して資金提供されています。 台湾と韓国天文宇宙科学研究院(KASI)にある。 アルマ望遠鏡の建設と運用は、加盟国を代表してESOが主導します。 北米を代表して、Associated Universities, Inc. (AUI) が管理する国立電波天文台 (NRAO) による。 そして東アジアを代表して国立天文台(NAOJ)によるものです。 合同アルマ望遠鏡 (JAO) は、アルマ望遠鏡の建設、試運転、運用の統一的なリーダーシップと管理を提供します。

リンク
研究論文: カメレオンタウルスオリオン
VLTの写真
ESO の超大型望遠鏡について詳しくは、専用 Web サイトプレスキットをご覧ください。


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