謎の巨大惑星を発見！理論的には存在しないはずの極めて珍しい太陽系外惑星GJ 3512b

・天文学者らが、小さな恒星の周りを回る巨大惑星を発見。
・その惑星の質量は、現在の理論モデルの予測をはるかに超えている。
・地球から30光年の距離にあり、質量は木星の約半分だ。

私たちの太陽系と同じように、様々な種類の恒星の周りを回る惑星は何百万と存在します。これまでのところ、天文学者は4,000個以上の太陽系外惑星を発見しています。

ただし、M型矮星（質量が0.6太陽質量以下）は銀河系で最も数が多い恒星であるにもかかわらず、検出された太陽系外惑星のうち、M型矮星を周回する惑星はわずか10％に過ぎません。

最近、スペイン南部にある天文台の研究チームが驚くべき発見をしました。小さな恒星を周回する巨大な惑星を発見したのです。その惑星の質量は、現在の理論モデルの予測をはるかに超えています。別のベルン大学の科学者チームは、この珍しい太陽系外惑星の形成過程を分析しました。

この謎の太陽系外惑星を観測したのは、CARMENESと名付けられた、スペインのカラル・アルト天文台に設置された観測装置（高度2.1kmの赤外線分光器）です。CARMENESは、スペインとドイツの10のセンターと大学で構成された研究コンソーシアムによって開発され、最も小さな星の周りの惑星を検出するための大型望遠鏡を設計、開発、運用することを目的としています。

GJ 3512惑星系

GJ 3512という名前の恒星（赤色矮星）の質量は、太陽の全質量のわずか10%です。質量が小さいにもかかわらず、この恒星の周りを巨大な惑星が周回しています。

現在の理論モデルでは、このような小さな恒星には、地球の大きさか、せいぜい地球の10倍以上の質量の惑星しか回っていないはずです。ところが、今回検出された惑星は、木星の半分近い質量を持っているのです。

参考文献：ScienceMag、ベルン大学
【参考文献は英語です】

この太陽系外惑星（GJ 3512bと命名）は、地球から30光年の距離にあります。この天体は、低質量星の理論モデルで計算される天体の少なくとも2倍以上の質量があります。具体的には、最小質量は0.46木星質量で、偏心した204日の軌道を持っています。

どのように形成されたのだろうか？

観測によると、GJ 3512は地球に近づいたり遠ざかったりし続けています。これは、伴星が大きな質量を持つときに起こります。研究チームは、この謎の太陽系外惑星の形成条件を分析しました。

チームは惑星の進化をモデル化し、小さな恒星の周りに多数の小さな惑星が形成される可能性があることを示しました。「トラピスト-1」は、そのような惑星系の完璧な例です。

GJ 3512とは異なり、トラピスト-1には地球の質量以下の質量を持つ惑星が7つあります。ほとんどの理論モデルはこの観測と一致していますが、GJ 3512ではそうではありません。新しいモデル（今回の研究で開発されたもの）も、このような小さな恒星には巨大惑星は存在しないはずだと示唆しています。

しかし、このモデルの失敗は、惑星形成のプロセスによって説明できます。通常、惑星は「ボトムアップ・プロセス」で形成され、中心原始星の軌道上にある塵粒を獲得することで、小さな天体が徐々に大きな質量に成長します。

GJ 3512bは、重力崩壊と呼ばれるメカニズムで形成された可能性があります。この場合、天体は自らの重力で崩壊します。その物質は重力の中心に向かって内側に引き込まれます。これは「トップダウン・プロセス」と呼ばれるものです。

この説明にはまだいくつかの問題があります。もし惑星が自身の重力で不安定になるほどの質量を持っているなら、なぜ惑星は成長し続け、恒星に近づかなかったのでしょうか？

近い将来、この発見は、そのような恒星の周りで惑星が実際にどのように形成されるかをよりよく理解するのに役立つでしょう。