フォーマルハウト系での2度目の微惑星衝突、惑星形成モデルに一石を投じる

地球からわずか25光年という至近距離に位置するフォーマルハウト恒星系は、天文学者にとって、惑星形成のダイナミクスをリアルタイムで観察するまたとない機会を提供しています。この系では、過去20年の間に、巨大な岩石質の天体、すなわち微惑星同士の壊滅的な衝突が2度も記録されました。カリフォルニア大学バークレー校のポール・カラス氏が主導したこの研究成果は、2025年12月18日付の学術誌『Science』に掲載されました。得られたデータは、惑星形成のプロセスが、現在の理論モデルが示唆するよりも遥かに激しく、かつ頻繁に起こり得ることを強く示唆しています。

一連の出来事の発端は、かつてフォーマルハウトbとして知られていた天体でした。これは2000年代半ばに初めて観測されましたが、2014年までにその姿を消した後、「周囲の源1（CS1）」と呼ばれる拡大する塵の雲として再分類されました。その後、2023年になって、ハッブル宇宙望遠鏡が新たな明るい点状の天体である「周囲の源2（CS2）」を捉えました。研究者たちは、このCS2こそが、2度目の微惑星衝突の残骸であると特定しています。科学者たちの推定によれば、これらの衝突に関与した天体の直径は約30キロメートルに達し、これは火星の衛星フォボスよりも大きいサイズです。この事象の頻度は、科学界に大きな驚きをもって迎えられました。なぜなら、天体物理学者のジェイソン・ヴァン氏が指摘するように、理論的な計算では、このような衝突は10万年に一度、あるいはそれ以下の頻度でしか発生しないと予測されていたからです。

フォーマルハウト系を構成する恒星はA型星であり、太陽の質量の約2倍、光度は20倍にも達します。この若い星は、岩石質の惑星がどのように形成されるかを研究するための貴重な自然の実験室となっています。太陽の年齢が46億年であるのに対し、この星の年齢は約4億4000万年と見積もられており、我々の太陽系の初期の歴史を探る上で重要な指標となります。以前の観測結果からは、この系の微惑星が揮発性物質に富んでいることが示唆されており、その組成は氷の彗星と類似していることがわかっています。

この系の観測は現在も継続中です。すでに、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の近赤外線カメラ（NIRCam）を用いた追加の観測セッションが承認されています。これらの計画された観測は、CS2を構成する塵粒子のサイズと化学組成を正確に特定することを目的としており、特に水や氷の痕跡の検出に焦点が当てられています。研究者たちはまた、隠れたより大きな系外惑星が、これらの衝突事象に対して重力的な影響を及ぼしていないかを確認しようとしています。ケンブリッジ大学の天文学者マーク・ワイアット氏は、これらの観測によって、衝突した天体のサイズや円盤内での総量を推定できると述べており、これは他の方法ではほぼ不可能な情報であると強調しました。この発見は、反射光による系外惑星探査を目指す将来のミッションにとって重要な警告となります。なぜなら、生じた塵の雲が何年にもわたって惑星のように見せかける可能性があるからです。