2つの惑星が同じ軌道を公転する「トロヤ惑星」を発見！

想像してみましょう。

太陽をまわる地球と同じ軌道上に、もう一つの地球があることを。

私たちが真夏に突入しようとしているときに、まだ冬を満喫している双子の片割れを。

こうした同じ軌道上を公転する2つの惑星を「トロヤ惑星（trojan planet）」と呼びます。

この惑星は理論上の存在として20年前から仮説が立てられていましたが、いまだ発見には至っていませんでした。

しかし今回、スペイン宇宙生物学センター（CAB）、ヨーロッパ南天天文台（ESO）らの国際研究チームにより、初めての「トロヤ惑星」の証拠が太陽系外に発見されました。

研究の詳細は、2023年7月19日付で天文学雑誌『Astronomy &Astrophysics』に掲載されています。

目次

• トロヤ惑星は「ラグランジュ点」に位置する
• 史上初の「トロヤ惑星」を発見か⁈

トロヤ惑星は「ラグランジュ点」に位置する

トロヤ惑星とは、具体的にいうと、中心星のまわりを公転する天体の「ラグランジュ点」に位置する仮説上の惑星です。

ラグランジュ点は、ガンダムやSF小説に詳しい方なら聞き馴染みのあるワードでしょう。

太陽と地球を例に説明しますと、地球の軌道上には、太陽と地球の重力バランスがつり合う特殊なポイントが5つあるとされます。

これがラグランジュ点（Lagrangian point）です。

Credit: ESA –The five Lagrange points(2021)

このポイントに天体があると、太陽と地球との相対的な位置関係が変わることなく、安定して留まることができるのです。

中でも特に、太陽と地球を結ぶ線から左右に60度傾いたL4とL5が最も安定していると言われます。

ここに人工衛星を置けば、太陽と地球との位置関係が変わらないため、天体の観測がしやすくなりますし、軌道上の位置を維持するためのエネルギーが最小化されるので効率的な運用も可能です。

ガンダムでラグランジュ点にスペースコロニーを建設したのも、そうした理由からだったでしょう。

いまだ見つかっていないトロヤ惑星

太陽系内では、太陽と木星のラグランジュ点（L4とL5）に何千もの小さな岩石が集まる「木星のトロヤ群」が発見されています。

こうしたラグランジュ点の存在は、理論上1つの軌道上に複数の惑星が安定して存在できる可能性を示唆しています。

しかし、中心星（太陽）の公転軌道を複数の惑星で共有する「トロヤ惑星」はいまだ見つかっていません。

Credit: ja.wikipedia

ところが今回、研究チームはついにトロヤ惑星の存在を証明するかもしれない強力な証拠を発見したのです。

一体どこにどんな形で見つかったのでしょうか？

史上初の「トロヤ惑星」を発見か⁈

研究チームは、南米チリのアタカマ砂漠にあるアルマ望遠鏡（アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計）を使い、地球から約370光年離れた場所にある恒星「PDS 70」を観測していました。

PDS 70は太陽の0.76倍の質量で、誕生してからまだ540万年しか経っていない非常に若い星です。

周囲には原始惑星系円盤（※）があり、その中に「PDS 70b」と「PDS 70c」という形成まもない太陽系外惑星が存在しています。

（※ 原始惑星系円盤：新しく形成された恒星を取り囲む濃いガスと塵からなる円盤。星系の惑星はここから生まれる）

Credit: ESO –Does this planet have a “sibling” sharing the same orbit? (youtube, 2023)

そしてPDS 70bの方を観測している中で、その軌道上のラグランジュ点（L4とL5）に当たる領域に「トロヤ惑星」の存在を示唆する証拠が発見されました。

そのうちの片方から微弱な信号がキャッチされ、詳しく調べてみると、地球の月の約2倍の質量があると推定されるガス雲の塊が見つかったのです。

研究者らはこれについて「すでに形成されている惑星か、今まさに形成されつつある惑星の可能性が高い」と述べています。

これが確かなら、PDS 70bと同じ軌道を公転する史上初のトロヤ惑星の発見例となるでしょう。

Credit: ESO –Does this planet have a “sibling” sharing the same orbit? (youtube, 2023)

今回の発見は、過去の天文観測の中で「トロヤ惑星」の存在を示す最も強力な証拠となります。

研究主任のオルガ・バルサロブレ＝ルザ（Olga Balsalobre-Ruza）氏は次のように話します。

「同じ1年の長さと居住可能条件を共有する2つの世界を誰が想像できるでしょう？

私たちの研究はまさにそうした世界が存在しうることを示す最初の証拠となります。

木星の場合のように、何千もの小さな天体が軌道を共有することは知られていますが、単一の惑星が同じ軌道を共有できることは私にとって衝撃的な事実です」

チームは今後、アルマ望遠鏡を使ったさらなる追加観測で、本当にこの天体がトロヤ惑星であるかどうかを確かめると共に、太陽系外でトロヤ惑星が他に存在するかどうかも調べていく予定です。

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参考文献

Does this exoplanet have a sibling sharing the same orbit? https://www.eso.org/public/news/eso2311/ We Just Got The First Evidence of Two Planets Sharing The Same Orbit https://www.sciencealert.com/we-just-got-the-first-evidence-of-two-planets-sharing-the-same-orbit 1st known ‘Trojan’planets discovered locked in the exact same orbit around a star https://www.livescience.com/space/exoplanets/1st-known-trojan-planets-discovered-locked-in-the-exact-same-orbit-around-a-star

元論文

Tentative co-orbital submillimeter emission within the Lagrangian region L5 of the protoplanet PDS 70 b https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/07/aa46493-23/aa46493-23.html