私たちの太陽に似た若い星は、虚空に生まれるわけではない。その周りには、ガスと塵の密集した円盤が渦巻いている。それは、惑星が生まれる真の宇宙の揺り籠である。しかし、木星や土星のような巨大惑星の大気の主要な建材であるガスは、永遠ではない。それは徐々に逃げ去り、機会の窓は急速に閉ざされていく。
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による新しい観測は、72個の若い恒星系を対象とし、原始惑星系円盤の異なる進化段階で、これがどのように起こるかを初めて明らかにした。この研究の結果はThe Astronomical Journalに掲載され、アリゾナ大学のナマン・バジャージが率いた。共著者には、SETI研究所の科学者ウマ・ゴーティが含まれ、彼女は数十年にわたり、そのような円盤の散逸過程を研究してきた。
ウェッブ望遠鏡のMIRI装置からのデータは、一種の映画のフィルムのようなものだ。各系は、惑星進化の最初の数百万年を描く映画の一コマである。星へ物質がまだ活発に降着している最も若い円盤では、強力なジェットと広がった風が支配的である。これらは、円盤を貫く磁場によって駆動される。これらの領域で最も豊富な分子である水素分子と、電離したネオンは、質量と角運動量を運び去る流れを追跡するのに役立つ。
時間が経つにつれて、状況は変化する。星への物質の流れが弱まると、ジェットは静まり、風は主に原子性になる。星自身からの高エネルギー放射（紫外線とX線）は、薄れゆくガスを突き抜け、それを加熱して飛び去らせる。光蒸発として知られるこの過程は、ますます重要な役割を果たすようになる。ゴーティは長い間これを研究してきたが、今や観測は、理論が数十の系で現実とどのように一致するかを確認している。
「惑星形成は時間との競争です」とバジャージは述べた。「木星のような巨大ガス惑星は、風やジェットがその原料を宇宙に運び去る前に、円盤がそれらを供給するのに十分な密度を保っている間に、その巨大な大気を集めなければなりません。」
ゴーティは付け加える：円盤の散逸は、基本的な時計を設定する。ガスが消えると、ガスに富む惑星を構築する機会はほぼ終わる。72個の円盤のうち66個で、科学者たちは水素分子と電離ネオンの広がった放出を見た。円錐状の分子風は46個の系で検出され、高速のネオンジェットは40個で検出された。ネオンジェットを持つ各系は、水素または酸素による風の痕跡も示した。
これらのデータは、同じグループの以前の研究を継続している。2024年に、ウェッブを用いて、若い星T Chaの周りの円盤からガスが逃げる様子を撮影することに成功した。今やその規模は数十の天体に拡大し、単一のメカニズムが単独で作用しているわけではないことが明らかになっている。系は、強い磁気ジェットの段階から、光蒸発を含む原子風の時代へと移行する。
今後は、どれだけのガスが運び去られ、円盤のどの領域から運び去られるのかを正確に測定することが課題となる。これは、巨大惑星の窓がどれだけ速く閉じるかを理解するのに役立つだけでなく、異なるタイプの惑星がどこで形成されるかを理解するのにも役立つ。一方、観測は、宇宙ではすべてが驚くべき方法で相互に関連していることを思い出させる。巨大な流れ、磁場、若い星の放射、そして微細な化学的痕跡が協力して、私たちの世界に似た世界が生まれることがある条件を作り出している。私たちは、惑星の誕生でさえ数百万年にわたる劇的な競争である宇宙に生きており、ウェッブ望遠鏡は初めて、その壮大な全体像を見ることを可能にしている。
