フォーマルハウトb

フォーマルハウトb

2004年から2014年にかけて観測されたフォーマルハウトb。以前は太陽系外惑星だと考えられていたが、現在では膨張する塵の雲であることが分かっている。
発見
発見者	カラスら[1]
発見場所	ハッブル宇宙望遠鏡
発見日	2008年11月13日
検出方法	直接画像
軌道特性
星	フォーマルハウト

フォーマルハウトbは、正式にはダゴン（/ ˈ d eɪ ɡ ən / ^{） [2]}と名付けられ、A型主系列星 フォーマルハウトの近くで観測された以前の候補惑星であり、南のうお座の約25光年離れたところにあります。この天体の発見は2008年に最初に発表され、ハッブル宇宙望遠鏡の高性能サーベイカメラ（ACS）で撮影された画像によって2012年に確認されました。この天体が惑星であるという作業仮説の下、2013年1月に^{[3] [4]} 1,700地球年の周期で非常に楕円形の軌道を持っていることが報告されました。^[5]この天体は、国際天文学連合の太陽系外惑星に適切な名前を付けるための公開プロセスであるNameExoWorldsの一環として、国際天文学連合によって選ばれた天体の1つでした。^{[6] [7]}このプロセスでは、一般からの推薦と新しい名前への投票が行われました。^[8] 2015年12月、IAUは優勝した名前がダゴンであると発表した。^{[9] [10] [11]}

惑星説はその後支持されなくなった。より多くのデータが収集された結果、塵や破片の雲である可能性の方がはるかに高いことが示唆され、天体は脱出軌道に乗せられた。^[12] 2023年、研究チームはジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のMIRIを使用して、フォーマルハウト周辺の複雑な塵環境を調査した。彼らは、目に見えない惑星によって導かれている可能性のある新しい中間ダストベルトを発見し、フォーマルハウトbの塊がこのベルトから発生した可能性があることを示唆した。フォーマルハウト系の最近の研究では、コロナグラフを備えたJWSTのNIRCamを使用して、さまざまな波長の赤外線で複雑なダストリングを調査した。特定の波長で検出されなかったことは、フォーマルハウトbが巨大な惑星ではなく、微惑星の衝突によって生じた塵の雲であるという考えを裏付けている。^{[13] [14]}

フォーマルハウトを周回する巨大惑星の存在は、2005年に発表されたハッブル宇宙望遠鏡の観測によって初めて推測され、フォーマルハウトの巨大で冷たいデブリディスク（またはダストベルト/リング）の構造が解明された。^[15] このベルトは恒星の中心に位置しておらず、通常予想されるよりも内側の境界が鋭い。^[16] 当初の理論では、広い軌道を周回しているがデブリリングの内側に位置する巨大惑星は、周囲の親天体とダストを一掃し、リングの内側の縁が鋭く見えるようになり、恒星からずれているように見えると考えられていた。^[17]

2008年5月、ポール・カラス、ジェームズ・グラハムと彼らの協力者は、ハッブル宇宙望遠鏡が2004年と2006年に可視波長（0.6μmと0.8μm）で撮影した画像からフォーマルハウトbを特定した。NASAは、カラスらの発見がサイエンス誌に発表されたのと同時期に、2008年11月13日に合成発見写真を公開した。^{[1] [18]}

カラス氏は「これまで見たことのない惑星を目にするのは、感慨深く圧倒的な体験です。5月末にフォーマルハウトbが親星の周りを回っていることを確認したとき、私は心臓発作を起こしそうになりました」と述べた。^[18]この画像では、明るい楕円形の外側の帯がダストリングであり、この帯の内側の特徴は散乱した星の光によるノイズを表している。^[19]

発見論文^[1]で、カラスと共同研究者は、フォーマルハウトbの放射は、惑星周縁の塵が散乱する恒星の光と惑星の熱放射の2つの源から発生していると示唆した。ここでは、前者が0.6μmの明るさの大部分を説明し、惑星の熱放射が0.8μmの明るさの多くを占めている。地上の赤外線データで検出されなかったことから、フォーマルハウトbが惑星であるとしても、木星の質量の約3倍を超えることはないことが示唆された。

しかし、フォーマルハウトbは、もし惑星で、その質量が木星の1～3倍であれば、宇宙からの赤外線データで検出できるはずだ。逆に、赤外線に敏感なスピッツァー宇宙望遠鏡の観測ではフォーマルハウトbは検出されなかった。これは、フォーマルハウトbが惑星であるならば、その質量は木星より小さいことを示唆している。^[20] さらに、フォーマルハウトbはフォーマルハウトの偏心したデブリリングのもっともらしい説明であると考えられていたが、カラスらの論文の測定では、この説明が成り立つにはフォーマルハウトbの動きが速すぎる（つまり、離心率的に揃っていない）ことが示唆された。最後に、フォーマルハウトのデブリリングについて2011年9～10月のALMAのデータを分析した研究者らは、別の仮説を示唆した。それは、リングはフォーマルハウトbである必要のない、はるかに小さな羊飼い惑星によって形作られている可能性があるというものである。^{[21] [22]} これらの結果はフォーマルハウトbが太陽系外惑星であるという地位について懐疑的な見方を呼び起こした。^{[23] [24]}

2012年10月24日、トロント大学のセイン・カリー率いる研究チームは、フォーマルハウトbの初の単独発見を発表し、フォーマルハウトbが惑星であるという主張を復活させた。^[25]彼らは、惑星の光と恒星の光を分離する新しい、より強力なアルゴリズムを使用して、ハッブル宇宙望遠鏡の元のデータを再分析し、フォーマルハウトbが存在することを確認した。また、0.4μmでのフォーマルハウトbの新たな検出も提供した。彼らは、フォーマルハウトbの光学検出と赤外線の上限をモデル化し、フォーマルハウトbの放射は小さな塵によって散乱された恒星の光によって完全に説明できることを示し、この塵が目に見えない惑星質量の物体を取り囲んでいると主張した。したがって、彼らは、フォーマルハウトbは、厳密に言えば、光が惑星の大気から来ていない限り、直接撮影された惑星ではないとしても、フォーマルハウトbは「直接撮影から特定された惑星」である可能性が高いと考えている。^[25]

翌日に発表された2番目の論文は、ヘルツバーグ天体物理学研究所のラファエル・ガリチャーとクリスチャン・マロワが主導したもので、これも独立してフォーマルハウトbを発見し、0.4μmの新しい検出を確認し、フォーマルハウトbのスペクトルエネルギー分布（SED）は、巨大惑星からの直接放射または散乱放射によるものではないと主張している。彼らは、SEDを説明するために2つのモデルを検討した。（1）巨大だが目に見えない惑星の周りの大きな惑星周回円盤、および（2）過去100年間に半径約50kmの2つのカイパーベルト天体が衝突した後の影響である。^[26]

2010年と2012年にポール・カラスと共同研究者がSTIS装置で取得したその後のハッブルのデータにより、再びフォーマルハウトbが発見された。^[5]しかし、フォーマルハウトbの天文測定の分析により、この天体は離心率が高く（e = 0.8）、軌道（天空に投影）がフォーマルハウトのデブリリングの平面を横切っており、そのため、デブリリングの鋭い内縁を形作っている天体ではない可能性が示された。フォーマルハウトbの高い離心率は、これまで見たことのない、より小さな軌道距離にある惑星との重要な動的相互作用の証拠となる可能性がある。

フォーマルハウトbは（おそらく）惑星であるという主張が一度否定された後に復活したため、この天体に「ゾンビ惑星」というあだ名を付ける人もいたが^[27] 、これは報道資料で使われる非専門用語であり、査読を受けた原稿には登場しない。

2020年に発表された、2013年と2014年に取得された追加のSTISデータの分析では、フォーマルハウトbが暗くなり、サイズが拡大していることがわかりました。この動作は、フォーマルハウトbが惑星ではなく、脱出軌道上にある2つの小惑星サイズの物体の衝突による破片の雲であるという解釈を裏付けています。 ^{[12] [28]} 2020年5月7日、NASAの太陽系外惑星アーカイブは、フォーマルハウトbを太陽系外惑星候補（確認済みかどうかに関係なく）のリストから正式に削除しました。^[29]

2023年にジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が行った観測では、赤外線でフォーマルハウトbは検出されず、惑星ではなく塵の雲であることが確認された。^{[30] [31] [32]}

フォルマルハウトbは木星のようなガス惑星であると仮定されていたが^{[33] [34]、}この惑星は反証され、塵の雲であることが確認された。^{[12] [28]}

フォーマルハウト b はガス惑星であるという（現在では反証されている）仮説に基づき、この恒星に近いところにさらに惑星が存在すると仮定されていた。フォーマルハウト b は主星から遠く離れた軌道を周回しており、巨大な惑星の形成は難しい。現在の位置を説明するには、フォーマルハウト b はより小さな距離にある、より巨大な目に見えない天体によって動的に散乱されたに違いない。この仮説上のフォーマルハウト「c」は地上観測によって探査されてきたが、まだ見つかっていない。太陽系のような非常に小さなスケールでは、追加の伴星の質量は木星の 13 倍未満でなければならない。^[35] HR 8799の周りの惑星の位置に相当する、やや大きなスケールでは、フォーマルハウトの追加惑星の質量は木星の約 2 ～ 7 倍未満でなければならない。^[36]フォーマルハウトbのような軌道にあるガス惑星は、小石サイズの小さな天体が合体して急速に原始惑星核を形成し、それがガスの外層を形成したとすれば、その場で形成された可能性がある。^[37]

NIRCam と NIRSpec を使用した最新の観測で、研究者らはフォーマルハウト システムの塵のリング内に 10 個の源を特定しました。これらの JWST 観測では、「新しい」フォーマルハウト b、S7 の存在は確認も否定もされていません。今後のサイクル 2 フォローアップ プログラムは、S7 が背景銀河、褐色矮星、または木星質量の惑星であるかどうかを決定することを目的としています。より長い期間の観測により、信号強度が向上し、ノイズが低減され、より小さな物体の検出が可能になると予想されています。この取り組みでは、検出限界を約 0.6 木星質量から約 0.3～0.4 木星質量に調整することを目指しています。その後の JWST 観測では、S7 の存在を確認するか否定するかを目標としています。さらに、サイクル 2 プログラムは、S7 とフォーマルハウトとの関連性を明らかにし、著者らが概説したように、MIRI の結果で明らかにされた複雑なディスク構造によって示唆された追加の惑星を特定する可能性があります。^[14]

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  2004年から2006年にかけて観測されたフォーマルハウトb（発見画像）
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  2004年から2012年にかけて観測されたフォーマルハウトb ^[3]
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  フォーマルハウトbが親星の周りを回る惑星として描かれた芸術的な表現。このモデルは現在では反証されている。
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  フォーマルハウトとフォーマルハウト b の視覚化 (想像図)

• 太陽系外惑星の直接撮影
• 太陽系外惑星のリスト
• 25～30光年以内の恒星系の一覧

• ハッブルキャスト22: ハッブルがフォーマルハウトを周回する惑星を直接観測
• 回復/確認書類のプレプリント
• 発見論文のプレプリント
• 予測論文のプレプリント
• NASAのハッブル宇宙望遠鏡がフォーマルハウトbの軌道を明らかに