鹿児島大学の研究チームは、連星が互いの周りを回る軌道運動を検出することに成功しました。
この連星は若い双子の星“おうし座XZ星系”。
3年間にわたって観測したアルマ望遠鏡のアーカイブデータを解析することにより検出できたそうです。
アルマ望遠鏡の豊富なアーカイブデータを有効活用することで、若い連星の運動を動画として作成した初めてのものでした。
この結果が示していること、それは複数年にわたるアルマ望遠鏡の観測データを解析することで、天体の様々な時間変化を調べられること。
アルマ望遠鏡によるアニメーションを用いた新たな科学の開拓が期待できる成果なんですねー
すでに、天の川銀河にある恒星の約半数は、2個以上の星が互いを回り合う“連星系”として生まれることが知られています。
これまでに見つかっている4000個以上の太陽系外惑星でも、2個以上の太陽を持つものはいくつも存在しています。
また、若い連星のそれぞれの星の周囲には、分子ガスとチリからなる“原始惑星系円盤”が存在し、この円盤が惑星形成の現場であることも分かっています。
実際に連星に付随する惑星も多く検出されていますが、連星系でどのように円盤が形成され、その中で惑星がどうやって作られるのかは未だに謎に包まれているんですねー
それでは、連星における惑星形成を調べるにはどうすればよいのでしょうか？
それには、2つの星が互いの周りを回っている軌道運動を観測から正確に求め、個々の原始惑星系円盤の傾き、回転方向を比較することが重要になります。
もし、連星や原始惑星系円盤が、一つの大きな円盤が分裂することによって形成されるのであれば、連星の軌道と個々の円盤の面は同一平面上に存在するはずです。
一方、分子ガスが乱流によって分裂することで連星や原始惑星系円盤が形成されるのであれば、連星の軌道と個々の円盤は異なっていることが予想されます。
これは、最終的に出来上がる惑星の軌道面にも影響する大きな問題です。
地球からおよそ480光年彼方にある年齢が1000万年程度の若い連星“おうし座XZ星系”について調べています。
すると、個々の原始惑星系円盤が40度以上傾いていることが明らかになります。
さらに、2015、2016、2017年と1年おきに観測されたデータを解析した結果、連星が時計回りに運動していることを発見。
これは、連星の軌道運動を見ているものと考えられます。
3年間での軌道運動の大きさは3.4天文単位で、地球と太陽の間の距離の3.4倍に達していました。
さらに分かってきたのは、この連星系の軌道面は、個々の原始惑星系円盤の円盤面とも異なっていること。
つまり、連星を作る2つの星が持つ個々の円盤が互いに傾いているだけでなく、連星同士の軌道を含めすべてが異なる平面上にあることが明らかになったんですねー
これまでにアルマ望遠鏡による観測でも、若い連星の原始惑星系円盤が互いに傾いている例は発見されていました。
でも、連星の軌道運動を明らかにしたうえで、連星の軌道面とも異なる傾きを持っていることが分かったのは、今回が初めてのことでした。
これらは、アルマ望遠鏡の高い解像度と豊富なアーカイブデータによって成し遂げられた成果です。
今回の研究で活用されたのは3年分の観測データでした。
今後、追加観測によってさらに観測点を増やし、より正確な軌道運動の検出が待たれます。
高感度かつ高解像度を誇るアルマ望遠鏡の膨大なアーカイブデータをフル活用し、天体の運動の動画を作成すれば、それに基づいた研究ができることになります。
この研究手法は、連星の軌道運動のみならず、星から噴き出すジェットの運動や星の明るさの時間変化など、様々な天体物理学研究に応用可能です。
今後、この手法が様々な天体現象の解明の手助けになってくれるはずですよ。
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この連星は若い双子の星“おうし座XZ星系”。
3年間にわたって観測したアルマ望遠鏡のアーカイブデータを解析することにより検出できたそうです。
アルマ望遠鏡の豊富なアーカイブデータを有効活用することで、若い連星の運動を動画として作成した初めてのものでした。
この結果が示していること、それは複数年にわたるアルマ望遠鏡の観測データを解析することで、天体の様々な時間変化を調べられること。
アルマ望遠鏡によるアニメーションを用いた新たな科学の開拓が期待できる成果なんですねー
連星系ではどのように原始惑星系円盤が形成されるのか
宇宙には2つの星が互いの周りを回っている双子の“連星”であふれています。すでに、天の川銀河にある恒星の約半数は、2個以上の星が互いを回り合う“連星系”として生まれることが知られています。
これまでに見つかっている4000個以上の太陽系外惑星でも、2個以上の太陽を持つものはいくつも存在しています。
また、若い連星のそれぞれの星の周囲には、分子ガスとチリからなる“原始惑星系円盤”が存在し、この円盤が惑星形成の現場であることも分かっています。
“原始惑星系円盤”とは、誕生したばかりの恒星の周りに広がるガスやチリからなる円盤状の構造。恒星の形成や、円盤の中で誕生する惑星の研究対象とされている。
実際に連星に付随する惑星も多く検出されていますが、連星系でどのように円盤が形成され、その中で惑星がどうやって作られるのかは未だに謎に包まれているんですねー
それでは、連星における惑星形成を調べるにはどうすればよいのでしょうか？
それには、2つの星が互いの周りを回っている軌道運動を観測から正確に求め、個々の原始惑星系円盤の傾き、回転方向を比較することが重要になります。
もし、連星や原始惑星系円盤が、一つの大きな円盤が分裂することによって形成されるのであれば、連星の軌道と個々の円盤の面は同一平面上に存在するはずです。
一方、分子ガスが乱流によって分裂することで連星や原始惑星系円盤が形成されるのであれば、連星の軌道と個々の円盤は異なっていることが予想されます。
これは、最終的に出来上がる惑星の軌道面にも影響する大きな問題です。
連星系の軌道面と原始惑星系円盤面の傾き
そこで、今回の研究ではアルマ望遠鏡のアーカイブデータを活用。地球からおよそ480光年彼方にある年齢が1000万年程度の若い連星“おうし座XZ星系”について調べています。
すると、個々の原始惑星系円盤が40度以上傾いていることが明らかになります。
さらに、2015、2016、2017年と1年おきに観測されたデータを解析した結果、連星が時計回りに運動していることを発見。
これは、連星の軌道運動を見ているものと考えられます。
3年間での軌道運動の大きさは3.4天文単位で、地球と太陽の間の距離の3.4倍に達していました。
1天文単位は太陽～地球間の平均距離、約1億5000万キロに相当。
さらに分かってきたのは、この連星系の軌道面は、個々の原始惑星系円盤の円盤面とも異なっていること。
つまり、連星を作る2つの星が持つ個々の円盤が互いに傾いているだけでなく、連星同士の軌道を含めすべてが異なる平面上にあることが明らかになったんですねー
これまでにアルマ望遠鏡による観測でも、若い連星の原始惑星系円盤が互いに傾いている例は発見されていました。
でも、連星の軌道運動を明らかにしたうえで、連星の軌道面とも異なる傾きを持っていることが分かったのは、今回が初めてのことでした。
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| アルマ望遠鏡のアーカイブデータをもとに作成した“おうし座XZ星系”の軌道運動。“おうし座XZ星A”（左下）の位置を固定し、“おうし座XZ星B”（右上）の位置の変化を表している。円盤から放射される電波の強度分布を、2015年はグレースケール、2016年は赤色の等高線、2017年は青色の等高線で表し、それぞれから求められた星の位置を十字印で示している。（Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Ichikawa et al.） |
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| アルマ望遠鏡のアーカイブデータをもとに作成した“おうし座XZ星系”の軌道運動アニメーション。“おうし座XZ星A”（左下）の位置を固定し、“おうし座XZ星B”（右上）の位置の変化を表している。円盤から放射される電波の強度分布を、年ごとにグレースケールと等高線で表し、求められた星の位置を十字印で示している。（Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Ichikawa et al.） |
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| 今回の観測結果をもとに描いた“おうし座XZ星系”のイメージ図。連星系を成す2つの若い星の周りにそれぞれ原始惑星系円盤があり互いに傾いている。また、2つの若い星はいずれの円盤面とも異なる平面状を軌道運動している。（Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)） |
今回の研究で活用されたのは3年分の観測データでした。
今後、追加観測によってさらに観測点を増やし、より正確な軌道運動の検出が待たれます。
様々な天体現象の解明に応用可能な新たな研究手法
今回の研究が示しているのは、これまでの“天体画像”ではなく“天体アニメーション”を使った新たな研究手法の可能性でした。高感度かつ高解像度を誇るアルマ望遠鏡の膨大なアーカイブデータをフル活用し、天体の運動の動画を作成すれば、それに基づいた研究ができることになります。
この研究手法は、連星の軌道運動のみならず、星から噴き出すジェットの運動や星の明るさの時間変化など、様々な天体物理学研究に応用可能です。
今後、この手法が様々な天体現象の解明の手助けになってくれるはずですよ。
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