WD 1856+534

りゅう座の方向に位置するWD 1856+534は、地球からおよそ80.7光年(約24.7パーセク)という比較的近い宇宙に存在する白色矮星です。この天体は単独ではなく、遠く離れた二つの赤色矮星からなる連星系と重力的に結合した、三重星系の一部をなしています。

WD 1856+534自身は、太陽がその進化の最終段階で外層のガスを放出した後に残った、中心核が縮退した姿であり、その物理的特徴は典型的です。有効温度はおよそ4,700ケルビン(摂氏約4,430度、華氏約8,000度)と比較的低温で、齢は約58億と推定されています。質量太陽の約半分ですが、半径地球の約1.4倍程度と、驚くほどコンパクトに収縮しています。

この白色矮星を特に注目すべき存在にしているのが、その周囲を公転する太陽系外惑星WD 1856+534 bの存在です。この惑星は、TESS衛星によるトランジット法(惑星が主星の前を横切る際に生じる光の減光を捉える方法)を用いた観測によって、2019夏に惑星候補として初めて検出されました。その後の詳細なデータ解析を経て、2020WD 1856+534 b木星に匹敵する巨大惑星であることが確認されました。その半径は、地球の10倍を超えることが判明しています。

WD 1856+534 bの軌道は極めて特異です。主星であるWD 1856+534からわずか約0.02天文単位地球太陽の平均距離の約50分の1)という、非常に近い距離を周回しています。その公転周期は水星のそれの約60分の1と短く、わずか約1.4(約34時間)で主星の周りを一周します。

惑星白色矮星からこれほど近い軌道に存在しているという事実は、天文学者たちにとって大きな驚きでした。通常、恒星が赤色巨星へと膨張する際には、その軌道半径によっては近くを公転していた惑星は呑み込まれてしまうと考えられているからです。したがって、WD 1856+534 bが現在の軌道に存在することは、主星が赤色巨星から白色矮星へと進化しサイズが大幅に縮小した後に、惑星の軌道が何らかのメカニズムによって内側へ移動したことを強く示唆しています。

この惑星軌道移動を引き起こした可能性のあるメカニズムとして、WD 1856+534が属する三重星系の構造が注目されています。WD 1856+534とその惑星系は、遠く離れた場所にある二つの赤色矮星からなる連星系、G 229-20と重力的に結びついています。このG 229-20との重力相互作用が、惑星の軌道に長期的な摂動を与える可能性があります。一つの有力な仮説として挙げられているのが、古在メカニズム(あるいはリドフ・古在メカニズム)です。これは、ある天体の軌道が、別の離れた天体の重力の影響を受けて、周期的に離心率と軌道傾斜角が変動するという現象です。WD 1856+534 bの場合、G 229-20からの重力的な「揺さぶり」によって軌道離心率が非常に大きくなり、その結果、惑星が主星の重力によって内側へ引き寄せられ、最終的に現在の非常に近い軌道に落ち着いた、というシナリオが考えられています。これは、太陽系外で発見されている主星に極めて近い軌道を持つ巨大ガス惑星、いわゆる「ホット・ジュピター」の一部が形成されるメカニズムとしても提案されています。

WD 1856+534 bの発見は、白色矮星の周囲にも惑星が「生き残る」可能性があることを示し、さらに恒星進化の過程で惑星軌道がダイナミックに変化しうることを示す重要な事例です。このような天体系の詳細な研究は、太陽系外惑星系の多様性や進化の過程を理解する上で、貴重な知見をもたらしています。

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