渦巻銀河とX線連星系「M51-ULS-1」。（Source: Chandra X-Ray Observatory）
はるか2800万光年離れた銀河に、土星サイズの惑星が潜んでいるらしいとする研究成果が10月25日、学術誌「Nature Astronomy」に発表された。確認されれば、これまで発見された中で最も遠くの惑星となる。
2800万年前、遠く離れた渦巻銀河で、青く若い恒星が苦境に陥っていた。
この恒星は、強力なパートナーの天体（おそらくはブラックホールか中性子星）との連星系だったが、パートナーの重力は極めて強く、若い恒星の外側を吸収していった。恒星からプラズマが引き剥がされると、太陽の100万倍もの強さのX線が放出された。
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その後、X線で輝くこの星の手前を何物かが通過し、われわれの視界から数時間にわたってこの星の光を遮った。
それから2800万年後の2012年、地球を周回するX線望遠鏡が、この星からの信号の一時的な低下をとらえた。宇宙物理学者ロザンヌ・ディ・ステファノ氏率いる研究者チームは現在、X線を遮ったこの謎の物体は、これまでに発見された中で最も遠く、最も過酷な環境にある惑星だった可能性があると主張している。
論文によると、渦巻銀河内にあるX線連星系「M51-ULS-1」は、太陽から天王星までの距離と同じくらい離れた位置に、土星サイズの惑星をもつとみられるという。
もしこの惑星がほんとうに存在するなら、M51-ULS-1は「銀河系外惑星」（われわれが属する天の川銀河の外で発見された惑星）をもつことがピンポイントで確認された初の星系となる。
「この惑星候補が別の銀河で発見されたという事実には圧倒されます」と、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの研究者ディ・ステファノ氏は語る。
この天体がほんとうに惑星であるかはまだ確認されておらず、今後、X線の周期的な減光が複数回起こるかを見ていく必要がある。ただし、この天体は軌道を一周するのに数十年かかると予想されており、さらに複数回の減光を確認するとなれば100年以上かかることになる。
「ある程度の知識は持っていても、結果はふたを開けてみるまでわかりません」と米マサチューセッツ工科大学の系外惑星研究者クリス・バーク氏は言う。
それでも、今回の研究は、遠い銀河にある惑星を探すための新たな手法をもたらしてくれた。また、惑星はこれまで考えられていたより過酷な星系でも存在できる可能性を示唆している。
銀河系外惑星を見つける方法
天文学者が銀河系内で太陽系外惑星を探す主な手法は、惑星が周回する恒星を観測するというものだが、ほかの銀河にある恒星に応用するのは簡単ではない。「たとえば対象が1000倍遠くにある場合、検出できる光の強さは100万分の1に減少します」とディ・ステファノ氏は言う。「これは大変な違いです」
これまで、銀河系外の惑星を探すうえでは、天文学者たちは重力レンズ効果に頼っていた。重力レンズ効果とは、恒星のような大きな天体が自身の周囲の時空をゆがませ、入ってくる光を曲げる現象のことだ。遠くにある光源と地球の間を恒星が横切った場合、地球から見ると、その恒星のレンズ効果によって一時的に多くの光が集められる。
もしその恒星が惑星をもっていた場合、重力レンズの形にも影響が及ぶ。たとえばそれは、カメラのレンズに小さなガラスの塊を付ければ、写真がかすかに歪むようなものだ。こうした変化を検出することで、恒星の周囲に惑星があるかどうかを推測することができる。
この方法によってこれまでに銀河系内で118個の惑星が発見されており、銀河系外でも惑星候補が検出されている。2004年、アンドロメダ銀河を観測する研究者らは、通常とは異なる重力レンズ信号を拾ったと発表した。そして2009年の追跡調査は、この信号の発生源が惑星を持つ恒星であることを示唆している。
ただし、この方法では恒星やその周囲をめぐる惑星についての詳細はほとんどわからない。対象がはるか遠くにある場合はなおさらだ。アンドロメダ銀河の信号の異常は、望遠鏡のカメラセンサーの1つのピクセル内で発生したものだった。
2018年、ディ・ステファノ氏とハーバード大学の博士研究員で、現在はカリフォルニア大学サンタクルーズ校に所属するニア・イマラ氏は、銀河系外で惑星を探すための別のアプローチを提案した。それは、X線連星と呼ばれる星系内を探すというものだ。
X線連星は、ごく近傍にある二つの恒星がお互いの周囲を回り、その後一方が死んで崩壊し、ブラックホールか、中性子星と呼ばれる非常に密度の高い恒星の死骸になることによって形成される。崩壊した天体の巨大な重力が、パートナーの恒星の物質を猛烈な勢いで奪うことによって、星系はX線で光り輝く。
もし惑星がこの混沌とした環境で生き残っていれば、それが偶然、地球とX線源の間を通ることで、惑星の存在を確かめられる可能性がある。
代替の説明は見つかっていない
2018年夏、ディ・ステファノ氏やイマラ氏のチームは、NASAのチャンドラX線観測衛星と欧州宇宙機関（ESA）のXMM-ニュートン衛星が収集したアーカイブデータを詳しく調べて、X線連星の信号の揺らぎを探すことにした。そしてじきに、M51-ULS-1からの候補信号が発見された。
次に研究者らは、M51-ULS-1の減光を、惑星ではないほかの原因から説明できるかどうかを検討した。X線連星は明るさが変動することがあるためだ。これまでのところ、そうした代替となる説明は見つかっていない。
2012年の信号では、すべてのエネルギーのX線がほぼゼロになっており、これは固体で不透明の物体がX線を遮っていることを強く示唆している。もしX線を遮っている物体が塵の雲であれば、少なくともX線の一部は通過できたはずだと考えられる。
もしその物体が恒星だったなら、それは重力レンズとして働き、これが通過する間、連星は観測されたように暗くはならず、より明るくなるだろう。
塵（ちり）が渦を巻くタランチュラ星雲内部の空洞を、生まれたばかりの輝く星々が照らす。「星々がまさに誕生し、死滅している光景」 NASA; ESA; F. PARESCE, INAF-IASF, BOLOGNA, ITALY; R. O’CONNELL, UNIVERSITY OF VIRGINIA; WIDE FIELD CAMERA 3 SCIENCE OVERSIGHT COMMITTEE
M51-ULS-1にほんとうに惑星が存在するのであれば、それは非常に過酷で、非常に若い星系の中で生き残ってきたということだ。「この星系で惑星を形成しようというのはとんでもないことです。活動があまりに激しいですから」とバーク氏は言う。
X線連星でより多くの惑星が見つかれば、星系が惑星を生み出すのがどの程度容易なことなのかを知る手がかりとなるだろう。ディ・ステファノ氏は、研究者らがこの手法を取り入れて、銀河系内のX線連星系など、より多くのX線アーカイブデータを調査してくれることを期待している。
「この手法によって研究フィールドは大きく広がるでしょう。大いに活用してもらえることを願っています」
