太陽系の惑星形成の謎、ソウル大研究チームが解明

韓国の研究チームが、これまで謎に包まれていた太陽系惑星の形成過程を解き明かした。太陽のような恒星から遠く離れた地球型惑星や彗星で発見される「結晶質ケイ酸塩」の移動経路を、世界で初めて観測した。

科学技術情報通信部は２１日、ソウル大学物理天文学部のイ・ジョンウン教授が、恒星が誕生する際にケイ酸塩が結晶化する過程を世界で初めて捉え、その成果が国際学術誌「ネイチャー」の１月２２日号に掲載されたと発表した。

太陽系におけるケイ酸塩の結晶化過程は、地球型惑星がどのように形成されたかを知る上で重要な手がかりとなる。地球の地殻の約９０％はケイ酸塩で構成されており、ケイ酸塩が結晶質となるには６００度以上の高温環境が必要とされる。しかし、極低温の太陽系外縁部にある彗星から結晶質ケイ酸塩が見つかったことで、高温環境で生成された物質がどのように外縁部まで運ばれたのかが、長年の謎となっていた。

イ氏は２０年以上にわたり恒星誕生の過程を研究する中で、その理由が恒星の初期段階にあたる「原始星（胎児星）」の時期に起こる現象と関係しているのではないかと考えた。原始星は、周囲にあるちりや微粒子で構成された円盤から物質を取り込み成長する。従来は一定の速度で物質を吸収すると考えられてきたが、近年の研究により、周期的に暴食するかのように爆発的に物質を取り込むことが分かってきた。李氏は、こうした原始星の「暴食」現象が、太陽系外縁の彗星が結晶質ケイ酸塩を持つ核心的な要因だと推定した。

研究チームは、この仮説を観測で検証するため、国内で唯一、米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測時間を確保した。重点的に観測したのは、へび座星雲にある原始星「ＥＣ５３」だ。この原始星は約１８カ月周期で明るさが変化し、規則的に暴食と断食を繰り返すため、観測に適していた。

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による観測の結果、爆発段階においてのみ結晶質鉱物のスペクトルが検出されることが確認された。原始星が暴食する際、星に近い高温の円盤内側で結晶質ケイ酸塩が生成されることを実証した形だ。さらに、内側で生成された結晶質ケイ酸塩が、円盤内側から外側に吹く円盤風によって、冷たい外縁部まで運ばれることも突き止めた。

イ氏は「長期間にわたって蓄積してきた経験が、科学的発見につながった例だと思う」と述べ、「今後も追観測を続け、ケイ酸塩結晶化と物質移動過程の普遍性や、進化段階による依存性を検証していきたい」と語った。


チェ・ジウォン記者 jwchoi@donga.com