惑星周円盤

周惑星円盤（または周惑星円盤、略して CPD）は、惑星の周りを公転するガス、塵、微惑星、小惑星、または衝突破片から構成される、トーラス、パンケーキ、またはリング状の物質の集積です。これらは、衛星（または系外衛星、準衛星）が形成される可能性のある物質の貯蔵庫です。 ^{[ 2 ]}このような円盤は、さまざまな形で現れることがあります。

巨大惑星は主に核集積によって形成されます。このシナリオでは、小さな固体が集積して核が形成されます。核が十分に質量を持つようになると、主星の周りの周星円盤に隙間ができます。物質は周星円盤の端から惑星に向かって流れ、惑星の周りに周惑星円盤を形成します。したがって、周惑星円盤は巨大惑星形成の後期段階で形成されます。^{[ 4 ] [ 5 ]}円盤の大きさはヒル半径によって制限されます。周惑星円盤の最大円盤サイズはヒル半径の0.4倍になります^{[ 6 ] [ 7 ]}。円盤には、乱流のない中間面に「デッドゾーン」があり、円盤表面は乱流です。デッドゾーンは衛星（系外衛星）の形成に適した領域です。^{[ 8 ]}惑星周円盤は進化のさまざまな段階を経る。若い恒星天体と同様の分類が提案されている。初期段階では、惑星周円盤は満杯である。新たに形成される衛星が惑星の近くに隙間を作り、円盤を「遷移」円盤に変える。最終段階では、円盤は満杯だが密度が低く、「進化」したと分類できる。^{[ 3 ]}原始惑星は、惑星周円盤に加えて、アウトフローも引き起こす可能性がある。^{[ 9 ] [ 10 ]} HD 169142bの衝撃波SiSを介して、そのようなアウトフローの 1 つが特定されている。^{[ 11 ]}

周惑星円盤はガリレオ衛星の形成と整合している。古いモデルは衛星の氷組成やカリストの不完全な分化と整合していなかった。ガスと固体が年間 2×10 ⁻⁷ M _J流入する周惑星円盤は、木星形成後期の低温を含む衛星形成に必要な条件と整合していた。^{[ 12 ]}しかし、後のシミュレーションでは、周惑星円盤は衛星の形成と生存には熱すぎることが判明した。^{[ 13 ] [ 7 ]}これは後に、周惑星円盤内に衛星形成に好ましい領域であるデッドゾーンを導入することで解決され、ガリレオ衛星のコンパクトな軌道を説明する。^{[ 8 ]}

2M1207b は過去に惑星周回円盤を持つと疑われていた。^{[ 14 ]} JWST / NIRSpecによる新たな観測により、水素とヘリウムからの放射を検出することで、目に見えない円盤からの降着を確認することができた。しかし、2M1207b (または 2M1207B) は系外惑星ではなく 2M1207A とともに連星として分類される可能性があるため、惑星周回円盤の分類は議論の的となっている。この場合、2M1207b の周りの円盤は恒星の周りではなく、5～6 M _{Jup の}惑星質量の天体の周りにあるにもかかわらず、恒星周円盤となる。^{[ 15 ]}

2018年8月、天文学者たちはCS Cha Bの周囲に惑星周円盤が存在する可能性が高いと報告した。^{[ 16 ]}著者らは「CS Cha系は、惑星周円盤と分解された恒星周円盤の両方が存在する可能性が高い唯一の系である」と述べている。^{[ 17 ]}しかし2020年にはCS Cha Bのパラメータが改訂され、降着する赤色矮星である可能性が最も高く、円盤は恒星周円盤である可能性が最も高いとされた。^{[ 18 ]}

系外惑星の周囲にも惑星周回円盤が発見されている。例えば、 HD 100546 b ^{[ 19 ]} 、AS 209 b ^{[ 20 ]}、HD 169142 b ^{[ 21 ]}、あるいは惑星質量伴星（PMC、10～20 M _{J 、分離距離 ≥100 AU）の周囲にも、} GSC 06214-00210 b ^{[ 22 ]}やDH Tauri b ^{[ 23 ]}などである。

惑星質量伴星SR 12 c の周囲にサブミリ波で円盤が ALMA で検出された。SR 12 c は主星 SR 12 の周星円盤物質から形成されたものではない可能性があり、真の周惑星円盤とはみなされないかもしれない。PMC 円盤は若い天体の周囲に比較的よく見られ、周惑星円盤と比較すると研究しやすい。^{[ 24 ]}原始惑星Delorme 1 (AB)b は周惑星円盤からの降着の強い証拠を示しているが、円盤は現在 (2024 年 9 月) 赤外線では検出されていない。^{[ 25 ]}惑星YSES 1bの周囲に円盤がジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡で検出された。円盤は小さな高温のカンラン石粒子からの放射を示している。これは円盤内で形成される衛星間の衝突の証拠と見なされている。^{[ 26 ]}

近傍の孤立した惑星質量天体の周囲にいくつかの円盤が検出された。300 パーセク以内のそのような天体の周囲の円盤は、Rho Ophiuchi 複合体^{[ 27 ]} 、Taurus 複合体(例: KPNO-Tau 12 ) ^{[ 27 ] [ 28 ]} 、 Lupus I 雲^{[ 29 ]}、およびChamaeleon 複合体(例: よく研究されているOTS 44およびCha 110913−773444 ^{[ 30 ]} ) で発見された。注目すべき近傍の自由浮遊円盤を持つ天体の 1 つは2MASS J11151597+1937266であり、これはわずか 45 パーセクの距離にある。これは惑星質量天体または低質量褐色矮星である可能性がある。^{[ 31 ]}これらの円盤を持つ天体は自由浮遊しており、おそらく周惑星円盤に似ているにもかかわらず、ほとんどの場合周星円盤と呼ばれている。

• 星周塵円盤の画像ギャラリー（ポール・カラス著、「学習サイト」より）
• 動画（1:20）− YouTubeの「月の形成する惑星周回円盤」 （ ESO、2021年7月）