名古屋大学、東京大学、国立天文台/総研大、宇宙航空研究開発機構、神戸大学、茨城大学の研究者たちからなる2つのチームが、すばる望遠鏡を用いてHD 142527と呼ばれる若い星を撮影し、バナナ状の弧が向かい合った形をした原始惑星系円盤を発見しました。バナナのような形をした原始惑星系円盤の発見は初めてのことです。さらにこの円盤には、内側と外側を隔てる「すきま」があることも明らかになりました。このすきまは、すでに誕生した惑星によって作られた可能性もあります。
惑星が生まれる現場であると考えられているのが、「原始惑星系円盤」と呼ばれる、若い星を取りまくガスと塵でできた円盤です。この円盤の中で塵が成長して微惑星が形成され、微惑星どうしの合体衝突などによって惑星が誕生すると考えられています。つまり、惑星がどのように形成されるのかを理解するには、若い星の円盤を調べることが重要になります。
研究チームは、約650光年の距離にあるHD 142527と呼ばれる年齢約100万年の若い星を、すばる望遠鏡に搭載された近赤外線の観測装置、CIAOを用いて観測しました。その結果、この星の周りの円盤の姿をとらえることに初めて成功しました。そして驚くべきことに、半径約500天文単位の円盤は、バナナ状の構造が2つ向き合った形をしていることが分かりました。
研究チームは、円盤の内側に別の天体が存在し、それが重力的に円盤に影響を及ぼしていることが原因ではないかと解釈しています。また、円盤の一部から外側に円弧状にうすく伸びる「角」のような構造も検出されました。これは他の恒星との接近遭遇のような歴史を反映していると思われます。以前に見つかったドーナツ型やうずまき状の円盤などと併せると、惑星誕生の場である原始惑星系円盤がさまざまな形をとりうることが明らかになってきました。
さらに、近赤外線での発見を受けて、同じくすばる望遠鏡に搭載されたCOMICSでより波長の長い中間赤外線でも観測されました。その結果、近赤外線での観測では見えにくかった、円盤の中心部分の様子も明らかになりました。バナナ状の広がった円盤に加えて、星の近傍に比較的コンパクトな円盤があり、この2つの円盤の間には物質が存在しない「すきま」領域があることが明らかになったのです。このすきまは、円盤の中ですでに惑星が誕生しており、その惑星が軌道に沿って円盤物質を蹴散らしたために作られた可能性もあります。また、円盤中の塵の性質が導き出され、塵が円盤中ですでに少しずつ成長を始めていることが確認されました。「塵から微惑星へ、微惑星から惑星へ」という惑星誕生に至る長い道のりの一コマを、目の当たりにできたわけです。
これらは、近赤外線から中間赤外線にかけての4波長の連携的観測によって、鮮明に円盤の姿をとらえ、宇宙に存在する円盤の立体的な構造やその中にある塵の性質を知ることができた貴重な観測成果です。今後は、円盤のすきまの原因と思われる惑星の直接検出にトライするとともに、他の円盤の撮像観測例を増やしていくことで原始惑星系円盤の普遍的な要素と多様性を切り分け、さらに、多様性を作り出す原因を調べる研究を進めていきたいと研究チームは張り切っています。
この観測成果は、2006年1月10日号および6月20日号のアストロフィジカルジャーナル誌に掲載されました。