太陽系の8個の惑星は、すべて太陽と同じ方向に公転している。だが系外惑星の世界では、こうした秩序は例外にすぎない。ジュネーブ大学博士課程の学生ヤン・カルテレ率いる研究チームが学術誌『Astronomy & Astrophysics』に発表した論文が報告するのは、赤色矮星の周りを親星とは逆方向に公転する系外惑星の発見である。これは惑星形成理論の理解を大きく変える可能性を秘めている。
逆行する「準海王星」GJ 3090 b
発見された惑星はGJ 3090 bと命名されている。地球の約2.2倍の大きさ、4.5倍の質量を持つ準海王星（サブ・ネプチューン）だ。南天の不死鳥座に位置する赤色矮星から73光年離れた場所にあり、約2.9日ごとに親星の周りを一周している。
研究チームはチリのヨーロッパ南天天文台にある3.6メートル望遠鏡を使用して、この惑星の公転軌道を詳しく調べることにした。惑星が親星の前を通過する際のロッシター・マクローリン効果（RM効果）を観測するのが目的だった。RM効果とは、回転する星の一方の側が観測者に向かって動くため青方偏移し、反対側は赤方偏移する現象である。通常の系では惑星が青い側から赤い側へと移動するが、GJ 3090 bは5回の観測すべてで逆の動きを示した。公転軌道の傾斜角は約136度に達し、90度を超えることで逆行を示す。
従来の理論では説明できない異常な軌道
太陽系の惑星の公転軌道の傾斜角は約7度に留まっているのに対し、136度という数値は異常に大きい。こうした高い傾斜角を持つ系外惑星は、これまでも発見されてきたが、原因は明らかだった。多くの場合、惑星形成後に系内の巨大惑星や伴星の重力的な影響によって、軌道が歪められてきたのである。
GJ 3090 b が属する系には確かに別の惑星が存在し、その惑星も逆行している可能性があると研究者は疑っている。しかし、データが十分ではなく、その主張は確認されていない。何より、GJ 3090 bをこのような逆行軌道へと導くのに必要な質量を持つ天体が、系内に存在しないのである。古典的な力学モデルでは説明がつかない状況だ。
「原始円盤反転」という新たな仮説
研究チームが提唱するのは「原始円盤反転（プリモーディアル・ディスク・フリップ）」という仮説である。星が形成された後、元の円盤が消散すると、周囲の星間物質から新たなガスと塵が流れ込むという考え方だ。その一部は星に落ち込む一方で、別の部分は第二の原始惑星円盤を形成する可能性がある。この新しい円盤が適切な角度で流入すれば、元の星の自転と反対の角運動量を保持し続けるというわけだ。
この仮説を支持する証拠が他の星系に存在する。天文学者たちは「ピーター・パン円盤」と呼ぶ円盤を観測してきた。これらの円盤は、恒星進化モデルの予測より数千万年も長く存在し続けるものである。GJ 3090 bは、こうした長寿命の円盤がついに成長して惑星となった場合、どのような結果がもたらされるのかを示す例になりうる。
本論文は技術的な里程標も示している。赤色矮星の周りで公転軌道の傾斜角が観測された系外惑星の中で、GJ 3090 bは最も小さい。赤色矮星周辺の多数の多惑星系が観測対象として控えており、逆行する惑星の謎が解き明かされる日は遠くないかもしれない。
出典: Universe Today
