新たな超解像度画像解析で発見！星誕生直後の惑星形成の第一歩

アルマ望遠鏡の公開観測データから、新たな画像作成の方法を使って多数の原始惑星系円盤を描き出すことで、円盤の中の構造が生じる時期と条件が絞り込まれてきました。原始惑星系円盤の構造はどのように進化していくのか、そして惑星はいつ、どうやって生まれるのかを理解する上で、たいへん重要な知見です。

惑星は、形成されたばかりの恒星を取り囲んだガスと塵（ちり）から成る、原始惑星系円盤の中で誕生します。形成が始まってから100万年以上経った恒星の原始惑星系円盤には、同心円状やらせん状といった特徴的な構造が観測されています。これは、円盤内ですでに惑星が誕生した証拠であると考えられています。一方、形成から10万年以内の恒星の原始惑星系円盤には、このような構造がほとんど見られません。このことから、惑星は恒星の形成が始まってから10万年から100万年の間に誕生することが示唆されています。しかし、この年齢の原始惑星系円盤については高解像度での観測の例が少ないため、円盤内の構造の進化について、その途中経過はよく分かっていませんでした。

今回研究チームは、アルマ望遠鏡の観測で得られた公開データを、新たな画像作成法を使用して再解析し、へびつかい座の星形成領域に含まれる78個の原始惑星系円盤の姿を描き出しました。その半数以上では、従来の方法の約3倍以上の解像度を達成していました。これまでの観測例と合わせて統計的に解析した結果、恒星が作られてから数十万年経った時期に、半径が30天文単位以上の円盤に特徴的な構造が現れ始めることが分かりました。研究チームの中心である、九州大学大学院理学府 博士課程の所司歩夢（しょし あゆむ）さんは、「中心星周囲に分子ガスや塵が豊富に残っている、これまで信じられてきたよりも非常に若い段階で、すでに惑星が形成されており、若い星と共に成長していくことを意味しています」と語ります。

今回の成果は、新たな画像作成法の使用が、高い解像度と多数のサンプルの両立を可能にしたことから初めて得られました。研究チームは今後、他の星形成領域と比較することで、惑星が誕生する時期や条件が普遍的なものかどうかを明らかにしていこうと計画しています。

Ayumu Shoshi et al. “ALMA 2D super-resolution imaging survey of Ophiuchus Class I/flat spectrum/II disks. I. Discovery of new disk substructures”
掲載誌：日本天文学会 欧文研究報告（Publications of the Astronomical Society of Japan）
 （2025年4月22日付で掲載済み）
DOI：10.1093/pasj/psaf026

本件の詳細については以下をご確認ください

• 国立天文台 アルマ望遠鏡
• 国立天文台

理学研究院　町田 正博　教授