【発表のポイント】

• 巨大ガス惑星^（注1）の質量や軌道の分布を説明する新たな形成モデルを、惑星形成現場の最新数値流体計算に基づいて提唱。
• 巨大ガス惑星は普遍的な進化経路をたどることを発見。同時に従来問題であった惑星落下^（注2）を解決。
• 観測されている原始惑星系円盤^（注3）環境の下で系外巨大ガス惑星の質量分布を再現することに成功。

【概要】

これまで数千個の太陽系外の惑星^（注4）が発見されましたが、系外巨大ガス惑星の質量や軌道の分布を説明することは未だできていませんでした。また、巨大ガス惑星は原始惑星系円盤という若い恒星の回りにあるガス円盤の中でガスを大量に集積してできたとされていますが、この原始惑星系円盤から受ける抵抗によって巨大ガス惑星は急速に恒星へ落下してしまうことが指摘されおり大問題となっていました。

東北大学大学院理学研究科の田中秀和教授を中心とした研究グループは、数値流体計算に基づいた巨大ガス惑星形成の正確な理論モデルを新たに構築することで、この問題を解決しました。新たな巨大惑星形成モデルにより、巨大ガス惑星の落下と成長は原始惑星系円盤の環境に依らない進化経路をたどること、またその際の惑星の落下は十分抑制されることが明らかになりました（図１）。巨大ガス惑星の最終的な質量は原始惑星円盤の総質量で決まります。この形成モデルは、観測されている原始惑星系円盤から整合的に系外巨大惑星の質量分布を再現することにも成功しました。

本研究成果をまとめた論文は、2020年3月13日付けで『The Astrophysical Journal』電子版に掲載されました。

【用語解説】

（注１）巨大ガス惑星
太陽系の木星や土星のように、水素やヘリウムからなるガスを主成分とした巨大な惑星。地球の百倍から数千倍の質量をもち、中心には岩石や氷からなる固体核をもつと考えられている。

（注２）惑星落下問題
惑星は原始惑星系円盤という若い恒星の回りにあるガス円盤の中で形成されたと考えられているが、この原始惑星系円盤から受ける重力的な抵抗によって惑星は急速に恒星へ落下することが指摘されている。惑星形成の研究において最も深刻な問題の１つとされている。本研究で巨大ガス惑星に対する落下問題は解決した。

（注３）原始惑星系円盤
誕生したばかりの若い恒星のまわりに普遍的に存在する主に水素からなるガスや塵でできた回転する円盤。この円盤の中で惑星が形成されたと考えられているため原始惑星系円盤と呼ばれている。円盤の寿命は１千万年程度で巨大ガス惑星はその間につくる必要がある。最近ではすばる望遠鏡やチリにあるアルマ望遠鏡により原始惑星系円盤の高解像度な画像が得られるようになり、多くの研究者がその画像から惑星形成過程の情報を得ようとしている。

（注４）太陽系外惑星（または系外惑星）
太陽以外の恒星のまわりを周回する惑星。1995年に初めて他の恒星のまわりで発見されてから様々な観測方法により数千個の系外惑星が見つかっている。ホットジュピターとよばれる恒星のごく近くを周回する巨大惑星や、エキセントリックプラネットという彗星のような細長い楕円軌道をもつ惑星など、太陽系の惑星とは全く異なる惑星も数多く存在することが明らかになった。地球程度の大きさでかつ地球と似た温度環境をもち生命居住可能であるハビタブルプラネットの候補も20個以上見つかっている。

詳細（プレスリリース本文）

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