NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、大型エクソプラネットを取り巻く衛星形成の可能性があるディスクの化学的および物理的特性について、初めての直接測定を提供しました。
このディスクはCT Cha bと呼ばれる惑星を取り巻いており、地球から625光年離れた位置にあります。ウェッブのデータでは衛星は検出されていませんが、月の構築現場としての可能性が示されています。
本結果は『The Astrophysical Journal Letters』に発表されました。
この惑星が公転する若い星は、わずか200万歳で、まだ周囲の物質を取り込んでいます。しかし、ウェッブによって発見されたこの惑星周囲のディスクは、中心星を取り囲むより大きな降着円盤の一部ではありません。この二つの天体は460億マイル離れています。
惑星と衛星の形成を観測することは、銀河内の惑星系の進化を理解するための基本です。月は惑星よりも数が多いと考えられており、その中には私たちが知っている形の生命の生息地となる可能性のあるものが存在するかもしれません。
しかし、今まさに私たちはその形成を目撃する時代に入りつつあります。
この発見は、惑星と衛星の形成をより深く理解することを促進します。ウェッブのデータは、46億年前の私たちの太陽系の誕生と比較を行うために非常に貴重です。
「私たちは衛星に関連するディスクの証拠を見つけ、初めて化学を研究しています。私たちは単に衛星形成を目撃しているだけでなく、この惑星の形成も目撃しています」と、ワシントンのカーネギー科学研究所の共同著者シエラ・グラントは述べています。
「私たちは、惑星や衛星を構成する材料がどのように取り込まれているのかを観察しています」と、スイスのチューリッヒ大学の主著者ガブリエレ・クーニョは付け加えました。
星の光を解読するために、ウェッブのMIRI（中赤外線装置）を使用し、中程度の解像度分光器を使ってCT Cha bの赤外線観測が行われました。ウェッブのアーカイブデータへの初期のアクセスで、惑星の周囲のディスク内に分子の兆候が見つかり、さらなるデータの分析を促しました。
惑星の信号はホスト星のまばゆい光に埋もれているため、研究者たちは高コントラスト手法を使用して、星の光と惑星の光を分離する必要がありました。
「私たちは惑星の位置に分子を見つけ、その中に探る価値のあるものがあるとわかりました。データからそれを引き出すには、多大な忍耐が必要でした」とグラントは語っています。
最終的に、チームは惑星のディスク内にアセチレン（C2H2）やベンゼン（C6H6）など7つの炭素含有分子を発見しました。この炭素豊富な化学は、ホスト星の周囲のディスクで見られる水はあっても炭素が見つからないという化学と大きく対照的です。
これら二つのディスクの違いは、わずか200万年での急速な化学進化の証拠を提供しています。
衛星の生成に関しては、これまで木星の4つの主要衛星の誕生地としての環状惑星ディスクが仮説として存在してきました。
これらのガリレオ衛星は、数十億年前にそういった扁平なディスクから凝縮したに違いありません。最外側の二つのガリレオ衛星であるガニメデとカリストは50%が水氷であるとされていますが、ロッキーコアをおそらく炭素もしくはシリコンで持つと考えられています。
「私たちは、どのようにして私たちの太陽系が衛星を形成したのかをもっと知りたいと思っています。これは、まだ形成中の他のシステムを観察する必要があります。私たちは、すべてがどのように機能するのかを理解しようとしています」とクーニョは語りました。
「これらの衛星はどのように存在するのか？その成分は何か？どの物理プロセスが働いており、どのようなタイムスケールで起こっているのか？ウェッブは衛星形成のドラマを目撃し、これらの質問を観察によって初めて調査できる可能性を提供します。
今後1年以内に、チームはウェッブを使って同様の天体の包括的な調査を行い、若い惑星の周囲にあるディスクの物理的及び化学的特性の多様性をよりよく理解する予定です。
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界で最も優れた宇宙科学観測所です。ウェッブは私たちの太陽系の謎を解決し、異なる星の周りの遠い世界を探求し、宇宙と私たち自身の起源や位置に関する神秘的な構造を調査しています。
ウェッブの詳細については、以下のリンクをご覧ください。
https://science.nasa.gov/webb
画像の出所：science