天文学者が惑星内でベンゼンを発見

オランダ人研究者数名を含む国際天文学者チームが、若い星の周りの惑星形成円盤内のベンゼン分子（C6H6）を初めて観察した。

彼らはベンゼンの他に、他の多くの小さな炭素化合物と、酸素を豊富に含む分子をいくつか発見しました。 この観測結果は、私たちの地球と同様に、この円盤内で形成される岩石惑星には比較的少量の炭素しか含まれていないことを示唆しています。 科学者らは木曜日の夜、その研究結果を学術誌「ネイチャー・アストロノミー」に発表する。

研究者らは、私たちからさそり座の方へ約500光年離れた若い小さな星J160532（太陽の質量の10分の1）を研究した。 このような小さな若い星の周りには、ガスと塵でできた円盤の中に、地球に似た岩石惑星がたくさん形成されています。 これまで、これまでの天文台では感度とスペクトル分解能が限られていたため、惑星の大部分が形成されるこれらの円盤の暖かい内部部分にある分子を研究することは困難でした。

研究では、科学者らはジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載された MIRI 分光計からのデータを使用しました。 MIRI は塵雲を通しても見ることができ、円盤内部の高温ガスの測定に特に適しています。 MIRI 分光計の主な光学系は、オランダ天文学研究学校 (NOVA) によって設計および構築されました。

「これはまさに、MIRI 分光計が設計された種類の科学です」と、当初から Webb と MIRI 装置の構築に携わってきた Ewine van Disshoeck (ライデン大学) は言います。 「スペクトルには、惑星形成円盤の化学的および物理的組成について何かを教えてくれる豊富なデータが含まれています。」

炭素ガスが多く、酸素が少ない

研究者らは、惑星形成円盤内でベンゼンが初めて観察されたほか、炭化水素ジアセチレン（C4H2）と、非常に反応性の高い炭化水素である異常に大量のアセチレンガス（C2H2）も初めて観察した。 驚くべきことに、この円盤には水と二酸化炭素がほとんど含まれていません。 ただし、これらの酸素が豊富な化合物は、他の塵円盤でもよく見つかります。 これらの分子を特定するには、実験室でスペクトル (化学的指紋) を測定する化学者との緊密な協力が必要でした。

研究者らは、活動的な若い星による炭素豊富な塵粒子の破壊に続いて、ベンゼンと（ジア）アセチレンが円盤内で放出されたのではないかと疑っている。 残るダスト粒子には、炭素が比較的少ないケイ酸塩が含まれます。 後の段階では、低炭素粒子が凝集してより大きな塊になります。 これらは最終的には地球のような岩石惑星になります。 このシナリオは、私たちの地球がなぜ炭素に乏しいのかを説明するかもしれません。

あと 50 枚のディスク

一方、研究者らは若い星の周りの他の30以上の塵円盤からのデータを解析しており、今年さらに20の円盤のデータが得られる予定である。 そうすることで、他の分子を発見し、非常に小さなものから太陽の2～3倍の質量に至るまで、星の周りの惑星の形成についてより多くの知識を得ることが期待されている。

この研究の筆頭著者であるブノワ・タボーン氏（現在はフランスのパリ・サクレー大学のCNRS研究者で、以前はライデン大学に所属していた）は次のように結論づけている。結成されました。」 共著者でフローニンゲン大学博士課程の学生であるアディティア・アラバヴィ氏は、次のように付け加えています。 ウェッブは天文学者だけでなく、分子物理学の専門家にとっても「遊び場」です。」

MINDS (MIRI 中間赤外線ディスク調査)

この調査は、JWST 保証時刻観測 (GTO) プログラム MINDS 内で実施されました。 このプログラムは、Inga Kamp (フローニンゲン大学) が共同主導しています。 フローニンゲン、ライデン、ナイメーヘンの天文学者が密接に関与しています。

科学論文

非常に低質量の星の周りの円盤内部には、豊富な炭化水素の化学的性質と高いC対O比が存在します。 著者: B. Tabone 他掲載: Nature Astronomy、2023 年 5 月 11 日。(オープンアクセス))