惑星X

惑星X（Planet X）

「惑星X」とは、太陽系の最も外側、海王星よりもさらに遠い軌道を周回していると想像される、惑星サイズの未発見天体を指す言葉です。

この「X」は、ローマ数字の10を意味するのではなく、「未確認の」「未知の（unknown）」という意味合いで使われています。かつて太陽系の惑星は8個しか知られていなかった時代に名付けられた経緯から、このように呼ばれるようになりました。

存在仮説の変遷

惑星Xの存在が初めて提唱されたのは、19世紀末のことです。当時、天王星や海王星といった外惑星の実際の軌道運動が、理論計算から予測されるものとわずかに異なっていることが観測されていました。

天文学者たちは、このずれを説明するために、海王星の外側に未知の巨大な天体が存在し、その重力が外惑星の軌道に影響を与えているのではないかと考えました。火星の「運河」観測で知られる天文学者パーシヴァル・ローウェルは、この仮説上の天体を「惑星X」と名付け、その位置を計算して探索を試みましたが、見つけることはできませんでした。皮肉なことに、ローウェル天文台では既に冥王星が写った写真が撮影されていましたが、当時はそれが惑星だとは気づかれませんでした。

ローウェルの死後、ローウェル天文台での探索は続けられ、1930年にクライド・トンボーによって冥王星が発見されました。発見当初は冥王星こそが待ち望まれた惑星Xだと考えられましたが、その後の観測で冥王星の質量が海王星の軌道を説明するには不十分であることが判明したため、惑星Xの探索はその後も続けられました。

探査機による反証

20世紀後半になると、宇宙探査機パイオニア10号・11号、ボイジャー1号・2号が外惑星の近くを通過し、その際に得られたデータから外惑星の質量が非常に高い精度で求められるようになりました。

この新しい質量データに基づいて外惑星の軌道を再計算したところ、かつてローウェルらが検出した軌道のずれはほぼ解消されることが分かりました。さらに、これらの探査機の精密な軌道追跡からは、太陽系内に未発見の巨大惑星が存在すると考えられるほどの重力的な影響は検出されませんでした。この結果を受け、多くの天文学者は、軌道誤差を説明するための惑星X仮説は役割を終えたと考えました。ただし、比較的小さな質量を持つ天体の場合は、この方法では影響を捉えきれない可能性があり、地球程度の質量を持つ天体の存在までは否定されませんでした。

また、この時期に太陽系の最も外側、海王星の外側に多くの氷天体が存在することが明らかになり、冥王星もその一つ、エッジワース・カイパーベルト天体（EKBO）として位置づけられるようになりました。これにより、2006年の国際天文学連合（IAU）総会において、冥王星は惑星ではなく準惑星に再分類されることとなりました。

新たな存在の根拠：外縁天体の軌道特性

探査機のデータによって従来の惑星X仮説が否定された後も、遠方の太陽系天体に対する関心は続きました。特に2000年代以降、多くのEKBOや、より遠く離心率の大きな散乱円盤天体（SDO）が発見されるにつれて、これらの天体の分布や軌道に説明のつかない特徴が見られることが分かってきました。

例えば、比較的円に近い軌道を持つEKBOの分布は、太陽からおよそ55天文単位の距離で急に数が減少する（カイパークリフ）。また、一部の外縁天体は、その遠日点方向が一様に揃っているように見えるなど、通常の太陽系の重力環境では説明しにくい奇妙な軌道を持っています。

このような外縁天体の軌道特性を説明するために、再び海王星のはるか外側に惑星サイズの未発見天体が存在する可能性が提唱されるようになりました。この仮説に基づく天体もまた「惑星X」と呼ばれることがありますが、これはかつて提唱された軌道誤差を説明するための惑星Xとは、その存在を仮定する根拠が異なります。

いくつかの研究チームが、このような未知の惑星の質量や軌道を予測するシミュレーションを行っています。2008年には神戸大学の研究チームが、太陽系の惑星の移動（ミグレーション）を考慮したモデルに基づき、地球質量の0.3〜0.7倍程度の天体が100〜175天文単位の距離に存在するという説を発表し、探索計画も行われましたが発見には至りませんでした。

2016年には、カリフォルニア工科大学のコンスタンティン・バティギンとマイケル・ブラウンが、一部の外縁天体の揃った軌道を説明するために、地球質量の約10倍の天体が、海王星の20倍以上遠い軌道を周回している可能性を示す研究結果を発表しました。彼らはこの天体を「Planet Nine（プラネット・ナイン）」と呼んでいます。プラネット・ナインが存在すると仮定すると、太陽系の惑星の軌道面に対してほぼ垂直な軌道を持つ一部の外縁天体の存在も説明できることから、注目を集めています。このような天体を発見するためには、すばる望遠鏡やケック望遠鏡のような世界最大級の望遠鏡による観測が必要とされています。

また、これとは別に、アリゾナ大学の研究チームが、外縁天体の軌道の「歪み」を説明するために、火星程度の質量を持つ別の未発見惑星が60〜70天文単位の距離に存在するという可能性も示唆しています。彼らは、もしこの惑星が存在するとすれば、銀河面に位置する可能性があり、建設中の大型シノプティック・サーベイ望遠鏡（LSST、現ヴェラ・C・ルービン天文台）による観測で発見されるかもしれないと期待しています。

彗星起源説と「テュケー」

さらに遠方、太陽から1光年ほどの領域には、無数の氷天体が球殻状に取り巻くオールトの雲が存在すると考えられています。オールトの雲にある氷天体が、何らかのきっかけで軌道を変えられ、太陽系の内側まで接近する長楕円軌道に乗ったものが、長周期彗星や非周期彗星として観測されると考えられています。

軌道変化の原因としては、銀河系の重力や、太陽系の近くを通過する恒星などの影響が考えられてきましたが、2010年にはルイジアナ大学の研究者が、オールトの雲の領域に、木星の約4倍の質量を持つ巨大ガス惑星が存在し、一部の長周期彗星の軌道はその天体の重力によって変化させられたのではないか、という説を発表しました。彼らはこの天体を「テュケー（Tyche）」と仮称し、NASAのWISE衛星による観測で見つけられるだろうと期待していましたが、2014年に発表されたWISEの観測データ解析結果は、テュケーのような天体が予測された位置に存在しないことを示しており、この説は否定されました。

現在の探索と今後の展望

このように、「惑星X」は、かつて考えられていたような海王星の軌道誤差を説明する存在としては否定されましたが、太陽系外縁部の様々な観測データから、未発見の惑星サイズの天体が存在する可能性は依然として示唆されています。

特にプラネット・ナインは、複数の外縁天体の特異な軌道特性を整合的に説明できる有力な候補として、現在も盛んに探索が進められています。これらの探索によって、太陽系最果てに隠された未知の世界が、今後明らかになることが期待されています。

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