高温の環境でのみ生成される鉱物が、低温の彗星の内部で見つかるのはなぜか。韓国の研究チームが天文学界を長年悩ませてきたこの問いを解く手掛かりを見いだした。
イ・ジョンウンソウル大学物理天文学部教授の研究チームは、韓国天文研究院を含む国際研究チームとともに、星が生まれる直前段階である胎児星が突然明るくなる「爆発期」に珪酸塩が結晶化し、こうして形成された結晶質珪酸塩が風に乗って彗星が形成される外側へ移動し得ることを立証したと明らかにした。研究成果は国際学術誌「ネイチャー」に22日掲載された。
珪酸塩は地球地殻物質のおよそ90%を占め、地球型惑星と彗星を構成する中核成分とされる。とりわけ規則的な結晶構造を備えた「結晶質珪酸塩」は、通常は摂氏600度以上の高温でのみ形成されるとされてきた。ところが極めて低温の太陽系外縁の彗星で結晶質珪酸塩が発見され、「高温で作られた物質がどのように遠い外縁まで移動したのか」という疑問が長らく残っていた。
研究チームはへび座星雲にある胎児星「EC 53」に注目した。この天体は約18カ月周期で明るさが変化し、爆発期（明るい時）と休止期（暗い時）を明確に区別できる。研究チームは韓国で唯一ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の観測時間を確保し、2023年10月と2024年5月、EC 53の二つの段階をそれぞれ観測した。
その結果、爆発段階でのみ結晶質鉱物のデータが検出されることを確認した。ここでいう爆発期は、胎児星が周辺円盤から物質を吸い込む過程が突如強まる瞬間である。星はガスと塵でできた分子雲が重力で凝集して生まれ、その中心に胎児星ができると周囲に扁平な円盤が形成される。胎児星はこの円盤から物質を引き寄せて成長する。この過程で胎児星表面での衝撃が大きくなり、エネルギーが一気に放出されて星が急激に明るくなるが、研究チームはこの瞬間が円盤の化学状態を揺さぶり、珪酸塩の結晶化を誘発するとみている。
さらに研究チームは、円盤内側で生成された結晶質珪酸塩が「円盤風」によって低温の外縁へ運ばれ得ることを示した。円盤風は円盤表面から外側へ吹き出す風であり、研究チームは風が生み出す物質の流れを間接的に確認した。彗星で結晶質珪酸塩が見つかる理由を説明する手掛かりを提示したことになる。
今回の結果がとりわけ注目されるのは、珪酸塩の結晶化と移動という二つの謎を一度に解決したためである。過去にもスピッツァー宇宙望遠鏡の観測で手掛かりは捉えられていたが、解像度と感度の限界から円盤と周辺構造を精緻に分解して見ることが難しかった。
イ・ジョンウン教授は19日のブリーフィングで「JWSTははるかに大きな鏡で光を集め、高い分解能を備えるおかげで、胎児星周辺の小さな構造の放出流まで分けて観測できた」と明らかにした。
研究チームは今後、サンプルを増やして普遍性を確認する計画だと明らかにした。全天を周期的に走査する全天探査宇宙望遠鏡「スフィアエックス（SPHEREx）」などを活用して、突然明るくなる胎児星の候補を見つけ出し、JWSTで精密に追観測する方式である.
イ教授は「太陽も胎児星の時期を経て生まれ、太陽系の惑星と小惑星、彗星は太陽周辺の円盤で作られた」と述べ、「太陽もEC 53と同じ過程を経験した可能性があるため、今回の観測は太陽系だけでなく他の星周辺の惑星系が作られる過程を理解するうえでも重要な手掛かりになり得る」と付け加えた。
参考資料
Nature(2026), DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09939-3