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プラネット・ナインの正体 ~酷似する太陽系外惑星の発見~

「プラネット・ナイン」の正体 ~酷似する太陽系外惑星の発見~科学
「プラネット・ナイン」の正体 ~酷似する太陽系外惑星の発見~

 

私たちが住む太陽系には、水星から海王星まで8個の惑星が存在しています。

そして一番外側にある海王星の更に外側を回る9番目の惑星「プラネット・ナイン」という未知の惑星が存在する可能性があり、その探索が続けられています。今回は、この「プラネット・ナイン」について解説します。

 

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「プラネット・ナイン」に酷似した太陽系外惑星

今なお、その姿が発見されていない「プラネット・ナイン」ですが、太陽系外縁天体の軌道への重力的な影響に関する研究結果から、地球の10倍程度の質量で地球の直径の2~4倍程度の巨大な惑星が、太陽から平均約700天文単位(1天文単位は約1億5千万キロメートル)の楕円軌道を持ち、太陽を1万〜2万年かけて公転していると考えられています。

プラネット・ナインに関して、その存在や形成過程など様々な議論が繰り広げられている中、太陽系外で このプラネット・ナインに酷似した太陽系外惑星「HD 106906 b」が見つかったのです。

太陽系外惑星「HD 106906 b」は、太陽系から約336光年離れたところにある二重連星系に属する惑星で、その質量は木星の11倍、主星である連星からの距離が約730天文単位もありました。

そしてハッブル宇宙望遠鏡によって特定された軌道は、太陽系の「プラネット・ナイン」で推測されている軌道に酷似していたのです。

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「HD 106906 b」の特徴

「HD 106906 b」は、主星である二重連星からの距離が約730天文単位もあるため、約15,000年かけて公転していることから、精密なハッブル宇宙望遠鏡でも、その軌道を特定するのは困難な作業でした。

また、主星である二重連星は、誕生から1500万年しか経っていない若い恒星であり、太陽系が約46億年前に誕生したことを考慮すると「プラネット・ナイン」のような惑星が星系誕生の初期の段階で形成された可能性が高いことを示唆しています。

更に、ハッブル宇宙望遠鏡の観測から「HD 106906 b」は、二重連星を取り囲むデブリ円盤の外側で大きく傾いた細長い楕円軌道を持っていることも判明したのです。

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「HD 106906 b」の形成過程

では、どのようにして現在の奇妙な軌道を公転するようになったのでしょうか?一般的な理論では、元々この惑星は主星から3天文単位という非常に近い距離で惑星が形成されたと考えられています。

形成された惑星はガス円盤内で徐々に二重連星に向かってずれていき、軌道が崩壊した後、二重連星の重力の影響で内側に引き込まれ、その勢いで外側に飛び出していきそうになったのです。

その際、近くを通過した別の恒星の影響を受けて飛び出すのを防がれて、星系内の外縁部にて軌道が安定したと考えられます。

この影響を与えたと考えられる、近くを通過した恒星の候補は、欧州宇宙機関の調査衛星ガイアの観測から特定されています。

太陽系の「プラネット・ナイン」も、元々は太陽系の内側の軌道で形成され、木星との相互作用によって外側へ飛び出し、それが通過した恒星の影響で遠い軌道に安定した可能性があるのです。

「HD 106906 b」の発見は、太陽系の「プラネット・ナイン」形成の過程を、解析する手掛かりになるかもしれません。

ただ「プラネット・ナイン」は、実際は惑星ではなく、小天体の集団ではないかとも言われていて、その正体は謎のままなのです。

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「プラネット・ナイン」の存在を示す証拠

「プラネット・ナイン」は、理論上では存在が確認されているものの、太陽から相当離れた場所に存在するため、地球からは太陽光の反射の確認はほぼ不可能です。

そのため、望遠鏡などを使った光学観測での確認が極めて困難な天体であると言えます。ある天文学者の予測によると、「プラネット・ナイン」が観測可能となるまでには、1000年以上の時間が必要とも言われています。

 

 

未知の天体「プラネット・ナイン」の正体

「プラネット・ナイン」は巨大な「惑星」であると考えられていますが、実は「惑星」ではなくブラックホールの可能性を提言する研究も発表されています。

ホーキング博士も、宇宙初期に恒星の崩壊以外で誕生した「原始ブラックホール」という存在を予想していて、その質量は理論上1億分の1kg程度の小さい値にまでなり得るそうです。

ただ、原始ブラックホールの質量が地球の10倍程度の場合、ボーリングのボール程度のサイズにしかならないため、それを確認することは不可能だろうと言われていました。

しかし、米ハーバード大学の研究チームが、最新鋭の望遠鏡「大型シノプティック・サーベイ望遠鏡」を使えば、「プラネット・ナイン」がブラックホールである場合、彗星がブラックホールに衝突した時に出る光をたよりに検出することが可能であると発表したのです。

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「原始ブラックホール」とは何か

「原始ブラックホール」とは、ビッグバン直後に形成された可能性のある仮説上のブラックホールで、1966年にヤーコフ・ゼルドビッチとイゴール・ノヴィコフによって初めて提唱され、これらの天体の起源の背後にある理論については、1971年にスティーヴン・ホーキング博士によって初めて詳細に調べられました。

一般的な認識では、ブラックホールは恒星の重力崩壊から形成されるもので、巨大な質量が必要であるという印象があります。

しかし、実際のブラックホールは、ある質量の物体があるサイズより小さく収縮した場合形成されるもので、必ずしも巨大な質量がなければ形成できないというわけではないのです。

そして、ビックバン直後の初期宇宙では、理論上1億分の1kgという質量でもブラックホールが形成可能だったと考えられていて、これが「原始ブラックホール」なのです。しかし、この惑星質量の原始ブラックホールは理論上の存在で、実際に発見されてはいません。

「プラネット・ナイン」発見の可能性

最新鋭の望遠鏡「大型シノプティック・サーベイ望遠鏡」は視野が非常に広く、空を広域にわたって調査することが可能な望遠鏡で、天文台にある場所から見える全天をわずか3夜で観測することができます。

これによって、「プラネット・ナイン」のサイズがボーリングのボール程度であっても、太陽系外縁にあるオールト雲(オールトうん)からやってくる彗星の出す塵やガスによって発生する降着フレアを発見することが可能になるだろうと言うのです。

一般的に巨大なブラックホールの降着フレアは滅多に発生するものではありませんが、非常に小さなブラックホールの場合、その降着フレアはかなり頻繁に発生するだろうと予想されています。

1年間に複数の降着フレアが観測できれば、その位置の変化を追うことで「プラネット・ナイン」の軌道の特定が可能となるのです。

「プラネット・ナイン」の正体が「原始ブラックホール」なのか、まだ明らかになっていません。

しかし、地球からかなり近い場所に地球の数倍程度の「原始ブラックホール」が存在しているとしたら、それは世紀の大発見となることは間違いありません。

太陽系外縁は決して到達不可能な距離ではないため、もし「プラネット・ナイン」の正体が「原始ブラックホール」であるならば、人類は間近でブラックホールを観測する機会を得るのかもしれません。

 

いかがでしたか?
太陽系の第9番目の惑星「プラネット・ナイン」は未知の存在ですが、この観測を実行すれば、1年以内に「プラネット・ナイン」の発見、もしくはブラックホールという可能性の除外ができるとしています。一日も早い、結果の判明に期待が高まります。

参考 : nasa, universetoday, など

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