ハッブル宇宙望遠鏡は、2万光年離れたこの星団で惑星の形成が困難になっていることを発見した。

ハッブル宇宙望遠鏡を使用した天文学者たちは、巨大で密集したウェスタールンド2星団の混沌とし​​た中心領域では惑星の形成が難しいことを発見した。 2万光年離れた場所にあるウェスタールンド2は、比較的近く、非常に若く、多数の恒星を含んでいるため、恒星の進化のプロセスを研究するためのユニークな実験室です。ハッブル宇宙望遠鏡によるウェスタールンド2星の3年間の研究により、星団の中心付近の星を取り囲む原始惑星系円盤の起源には、不思議なことに、大きくて濃い塵の雲が存在しないことが明らかになった。

なぜなら、これらの塵の雲は数百万年後に惑星に変わる可能性があるからです。しかし、観測によれば、星団の外縁部の恒星には、原始惑星系円盤に埋め込まれた巨大惑星形成塵の雲が存在することが分かっています。研究者たちは、私たちの太陽系は46億年前に形成されたときにこのパターンに従っていたと考えています。では、なぜウェスタールンド 2 の一部の恒星は惑星の形成に苦労し、他の恒星は苦労しないのでしょうか?惑星の形成は場所によって異なり、星団内の最も質量が大きく明るい恒星は中心核に集中しているようで、これは他の星形成領域の観測によっても確認されている。

大きな星団の中心には少なくとも 30 個の極めて重い星があり、その質量は太陽の 80 倍にもなります。彼らの燃えるような紫外線とハリケーンのような荷電粒子の風は、近くの低質量の星の周りの原始惑星系円盤を吹き飛ばし、巨大な塵の雲を拡散させます。 「基本的に、巨大な星があれば、そのエネルギーが近くのより質量の小さい星の周りの原始惑星系円盤の特性を変える」と、ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所のエレナ・サッビ氏でハッブル宇宙望遠鏡研究の主任研究者は説明した。

原始惑星系円盤はまだ存在するかもしれないが、恒星が円盤内の塵の組成を変化させるため、安定した構造を形成することがより困難になり、最終的には惑星の形成が困難になる。研究は、塵が100万年後に蒸発したか、組成や大きさが劇的に変化したために惑星が形成されなかったことを示唆している。ハッブルの観測は、天文学者が極めて高密度の星団を分析し、どの環境が惑星形成に適しているかを研究した初めての事例である。しかし、科学者たちは依然として、巨大な星が中心で生まれるのか、それとも中心から移動するのか議論している。

ウェスタールンド2は200万年という比較的新しい系であるにもかかわらず、その中心にはすでに巨大な恒星が存在している。研究者らはハッブル宇宙望遠鏡の広視野カメラ3を使用して、ウェスタールンド2星団に含まれる質量が太陽の0.1倍から5倍に及ぶ約5,000個の恒星のうち、原始惑星系円盤から物質が集積するにつれて1,500個の光が変動していることを発見した。原始惑星系円盤内に蓄積された軌道物質が一時的に星の光を遮り、明るさの変動を引き起こす可能性があります。しかし、ハッブル宇宙望遠鏡が検出したのは、星団の密集した中心領域の外側にある星の周りを周回する物質のこの特徴だけだ。

ハッブル宇宙望遠鏡は、約 5% の星が通常の明るさに戻るまでに最大 10 ～ 20 日間続く大きな明るさの低下を観測しましたが、中心から 4 光年以内の星ではこれらの低下は検出されませんでした。これらの変動は、星の前を通過する大きな塵の雲によって引き起こされる可能性があります。これらの塊は、地球から見ると、ほぼ真横から傾いた円盤上に現れ、研究者たちは、これらが惑星体または形成中の構造物であると考えている。これらは、進化するシステムの中で最終的に惑星を形成する種子となる可能性があります。これらの系は非常に質量の大きい恒星の近くでは見られず、中心の外側の系でのみ見られます。

ハッブルのおかげで、天文学者は、巨大な星々が星団を支配していた初期宇宙に似た環境で、星がどのように蓄積されるかを観察できるようになりました。巨大な星々を含む近傍の恒星環境として、これまでで最もよく知られているのは、オリオン星雲の星形成領域です。しかし、ウェスタールンド 2 は星の数がはるかに多いため、より魅力的なターゲットです。ハッブル宇宙望遠鏡によるウェスタールンド2の観測により、天文学者は、異なる質量の星が時間の経過とともにどのように変化するか、また超大質量星からの強力な風と放射線が近くの低質量星とその原始惑星系円盤にどのように影響するかについて、より深く理解できるようになりました。

たとえば、私たちの太陽のような低質量の星は、星団内の非常に質量の大きい星の近くにある場合でも、原始惑星系円盤を持ち、成長しながら物質と共存できることがわかります。しかし、それらの原始惑星系円盤の構造は、星団の中心から遠く離れた静かな環境で形成された恒星の周りの円盤とは大きく異なっているようで、この情報は惑星形成と恒星の進化のモデルを構築する上で非常に重要です。この銀河団は、NASA の今後のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による追跡観測のための優れた実験室となるだろう。ハッブル宇宙望遠鏡は、天文学者が惑星構造を持つ可能性のある恒星を特定するのに役立っています。

ウェッブ宇宙望遠鏡を使えば、研究者は、恒星の周りの原始惑星系円盤のどれが物質を集積していないか、またどの円盤にまだ惑星を形成する可能性のある物質が残っているかを研究することができます。 1,500 個の恒星に関するこの情報により、天文学者は恒星系がどのように成長し進化するかを解明できるようになります。ウェッブ宇宙望遠鏡は、原始惑星系円盤の進化のさまざまな段階における化学組成を研究し、その変化を観察し、天文学者が環境が進化においてどのような役割を果たしているかを判断するのに役立ちます。

ボー・ケ・ユアン研究/出典: NASA ゴダード宇宙飛行センター

この研究は天体物理学誌に掲載された。

掲載日：10.3847/1538-4357/ab7372

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