[비즈한국] 太陽系で絶対に外せない永遠のネタ、それが9番目の惑星「プラネットX」だ。長らく太陽系最後の9番目の惑星と呼ばれた冥王星が、2006年の投票を経て結局除外されたことで、太陽系の惑星は8つに減った。しかしその後も今日まで、天文学者たちは別の9番目の惑星の可能性を執拗に追い求めている。特に冥王星のような曖昧な天体ではなく、誰もが認めるほどの巨大な惑星が、太陽系の果ての暗闇の中にまだ隠れている可能性が議論されている。プラネットXを巡る天文学者たちの論争は、まるで誰が太陽から最も遠い場所に旗を立てるかを争う激しいレースのように感じられることもある。
プラネットXの話が興味深く聞こえる理由は、冥王星の除外プロセスを語る際に欠かせない人物、マイク・ブラウンの存在だろう。彼は早くから、大半の天文学者が「太陽系にもう探すべき大きな天体はない」と考えていた時期に、独りで新しい惑星の探索に乗り出した。結果、太陽系の外縁部で冥王星と似ているか、あるいはわずかに大きく見える数多くの天体を発見し、冥王星の地位を危うくした張本人、通称「プラネット・キラー」となった。
ところが2016年から、ブラウンは新たな主張で学会の注目を集め始めた。冥王星の彼方に、もう一つの真の9番目の惑星「プラネット・ナイン（プラネットX）」が隠れているはずだと主張したのである。特に彼は、当時の太陽系外縁部、海王星軌道の内外を大きく歪んだ楕円軌道で駆け巡るTNO（太陽系外縁天体）たちの軌道を根拠に挙げた。
興味深いことに、TNOたちの楕円軌道は、太陽を中心として特定の方向にのみ偏って分布していた。まるで軌道が偏っていない正反対の場所に、何かを隠しているかのように。単純な偶然でTNOがこのような特異な分布で軌道を描く可能性は極めて低い。ブラウンは、これが反対側に地球の5〜10倍程度の重さを持つ別のガス惑星が隠れているためだと主張した。当初ブラウンは、プラネットXが地球の公転軌道面に対して約15〜20度ほど大きく傾いた楕円軌道を描くと推定した。こうした新たな根拠が積み重なるにつれ、再び天文学界ではプラネットXを探すブームが巻き起こった。
そして最近、このプラネットXの存在可能性について、極めて対照的な結果が2つ発表された。ある論文では、20年以上にわたる観測データを分析した結果、探し求めていたプラネットXの最も有力な候補を13個ほど見つけたと主張している。しかし別の論文では、これまでプラネットXの最大の根拠とされてきた「一方向に偏ったTNOの軌道分布」が、もはや根拠にはなり得ないと反論している。まさに極と極、正反対の主張をする2つの論文が対立しているのだ。一方はプラネットXの候補をようやく見つけたと語り、もう一方はそもそもプラネットXなど存在しなかったと主張する。果たして太陽系に9番目の惑星は存在するのだろうか？
まずは、プラネットXの候補天体を見つけたと主張する最初の論文から見てみよう。仮にプラネットXが存在したとしても、その存在を実際の観測で確認するのは非常に困難だ。まず、予想される軌道が遠すぎる。平均して太陽から冥王星の3倍以上も遠い距離にあると推定される。これほど遠ければ、惑星に届く太陽光も極めて微弱であり、惑星の表面で反射された光も地球からはほとんど見えない。
軌道が大きい分、移動速度も非常に遅い。夜空での動きはほとんど目立たないはずだ。結局、別の惑星が太陽系外縁を漂っていることを確認するには、毎日同じ方向の夜空を撮影し、背景の星々の間を何かゆっくりと移動しているものがないかを探さなければならない。ところが、軌道を一周するのに1000年近い長い周期がかかるのであれば、どんなに毎日夜空を見上げても、実際に動いているのかどうかを見分けるのは困難だ。TNOの軌道分布から逆算したプラネットXのモデルによれば、もし本当に隠れている場合、その天体が地球の夜空で動く速度は1年にわずか0.05度程度という微細な角度だ。これほどのわずかな変化は、数日や数ヶ月の観測だけでは気づきようがない。
プラネットXを探すには、可視光線よりも赤外線観測の方が有利だ。太陽から非常に遠いため、プラネットXは太陽光を十分に受けられず、温度が非常に低いからだ。距離が遠くなるほど可視光線は急速に暗くなるが、赤外線はより遠い距離からでも観測できるという利点がある。そこで今回の論文で天文学者たちは、プラネットXの候補天体を探すため、赤外線宇宙望遠鏡の観測データを掘り返した。一つは1983年に行われたIRAS衛星の観測データ、もう一つはその23年後の2006〜2007年に行われた赤外線天文衛星「あかり」の観測データだ。
天文学者たちは、23年という長い期間を置いて同一方向の空を撮影した写真を比較し、その間に移動した天体がないかを確認した。23年あれば十分な間隔だ。プラネットXの予想される軌道速度を考慮すると、23年で夜空を約1度移動している可能性がある。この程度の差があれば、2枚の写真を比較した際に明らかに違いが分かる。天文学者たちはその間で位置が変化した天体を13個見つけた。すべて平均して23年間に夜空を約0.78度横断していた。一つひとつ目視で再確認した末、最も有力なプラネットXの候補を選び出した。この唯一の候補は、23年間の間隔で撮影された2枚の写真の中で、サイズ、色、明るさがほぼ同じであった。同一の天体が位置だけを変えたものと疑われる。
では、ついに探し求めていたプラネットXが確認されたのだろうか？断言は難しい。今回の分析で用いたたった2回の瞬間的なデータだけでは、実際にこの天体が描く全体軌道を知るのが困難だからだ。今後、継続的な追跡観測を通じて、この天体が実際にどのような方向に、どれほどの速さで動いているかを追わなければ全体像は把握できない。また、この天体の表面がどのような物質で構成されているかについての追加分析も必要だ。表面が太陽光をよく反射する氷のような成分で構成されていれば、サイズが小さくても十分に明るく観測される可能性があるためだ。天体の大きさの推定値によって、天体の質量や軌道もすべて変わってくる。
今回の分析は、人類が長期間にわたって宇宙全域を根気強く観測してきたおかげで可能となった。過去20年以上の長い歳月、絶えず夜空の隅々を撮影してきたおかげで、私たちは蓄積されたデータを掘り返しながら、見逃していたものがないか確認できる時代を生きている。
しかし、全く正反対の新たな主張も発表された。そもそもプラネットXの最も確実な根拠とされていたTNOの軌道が、一方向に偏っていない可能性が新たな根拠とともに提示されたのだ。最近、天文学者たちはカナダ・フランス・ハワイ望遠鏡をはじめとする様々な望遠鏡観測を通じて、夜空をゆっくり漂う新たなTNO天体を1つ追加で発見した。2017年7月23日を皮切りに望遠鏡に小さな点が捉えられ始め、その後7年にわたる継続的な観測を通じて、計19枚の写真で同一の天体の姿を捉えることに成功した。何か小さな点が背景の星々の間をゆっくりと横切って動いていた。このデータに基づき、天文学者たちは、太陽系の果て、海王星軌道の内外を漂う別のTNO天体であることを確認した。この天体は現在「2017 OF201」と呼ばれている。
この天体は、これまで知られていた他のTNOと同様に、太陽を中心として大きく歪んだ楕円軌道を描く。太陽から最も離れる時は、太陽と地球の距離のなんと1600倍もの遠方まで遠ざかる。一方、太陽に最も近づく時は40AU（天文単位）レベルまで接近し、これは太陽から冥王星までの平均距離と似ている。細長く歪んだ楕円軌道を一周するのには、約2万5000年かかる。
現在推定されるこの天体のサイズは、わずか700km程度だ。地球どころか、月や冥王星に比べても遥かに小さな小惑星サイズである。火星と木星の間の小惑星帯で最大の小惑星ケレスの直径が約900kmだ。したがって、この程度の大きさであれば、ケレスに少し及ばないかなりの大きさの準惑星と見なすことができる。一つ面白い事実は、現在まで判明している軌道を逆算すると、1930年代頃にこの天体が地球に最も近い距離に接近していたという点だ。冥王星が初めて発見された時期と重なるが、あいにく冥王星に比べてあまりに小さいため、当時はその姿が捉えられなかったものと見られる。
興味深いのは、2017 OF201が描く楕円軌道の偏っている方向だ。これまで知られていた他のTNOと異なり、正反対の方向に軌道が偏っている。これは、これまでTNOの非対称な軌道分布をプラネットX存在の最も重要な根拠として主張してきた天文学者にとって、非常に困惑する発見となり得る。今回新たに確認された2017 OF201の軌道は、そうした主張を一気に崩壊させかねないからだ。
実際に今回の論文で天文学者たちは、単純なシミュレーションを通じて「2017 OF201の存在そのものがプラネットX仮説を否定する」という結果を示している。プラネットXがあると仮定すれば、現在の2017 OF201の軌道は決して維持されない。マイク・ブラウンをはじめとする天文学者たちが推定するプラネットXの質量と軌道を適用したモデルに2017 OF201を追加すると、早ければ数百万年、長くても2億年以内に2017 OF201はプラネットXによる持続的な重力の影響を受け、軌道が極端に歪み、最終的には太陽の重力圏の外へと弾き飛ばされてしまう。2017 OF201が現在の軌道を維持できるケースはただ一つ、プラネットXが存在しない場合だけだ。たとえプラネットXがどこかに隠れていたとしても、少なくとも現在知られている軌道上には存在してはならないのである。
太陽系の9番目の惑星、プラネットXを期待していた状況において、今回の発見はかなり衝撃的だ。たった一つの事例だけで、「TNOが一方向にしか偏った軌道を持たないわけではない」という最も確実な反証となるからだ。冥王星の軌道の彼方、非常に遠い場所に天王星や海王星レベルの重厚な別の惑星が隠れているなら、必ずその重力が外縁の小天体たちの軌道に影響を与えるはずだ。したがって、2017 OF201が長年安定して軌道を維持しているということは、これまで漠然と期待してきたプラネットXの存在可能性に大きな疑問を残す。
もちろん、希望を捨てるにはまだ早い。2017 OF201が正確にいつから太陽系外縁の新しいメンバーとして合流したのかはまだ不明だからだ。プラネットXが存在することを期待する側の立場で少し「希望的観測」を回してみるならば、2017 OF201が比較的最近、太陽系外縁から流入したか、あるいは最近太陽系の近くを通過した他の隣接天体の重力的摂動によって、本来の軌道を外れて現在の軌道を持つようになった可能性もまだ排除できない。
今回の主張は、宇宙をどこまで見るかによって、私たちが頭の中に描く宇宙の姿がいかに極端に変わり得るかを示している。TNOを十分に発見できていないからといって、「彼らが偶然に似た方向に偏った軌道を描いている」と考えるならば、私たちはその反対側に何か重厚な惑星がもう一つ隠れている太陽系を描くことになる。しかし、これは私たちがまだ太陽系全体をくまなく調べていないために生じた、一種の観測的バイアス（Bias）かもしれない。このように宇宙は、私たちがどこまで、どれだけ見るかによって全く異なる姿として現れる。
果たして太陽系の外縁には、まだ私たちが探し出せていない、そして堂々と新しい惑星として名乗りを上げられるような大きなプラネットXが隠れているのだろうか？皆さんはどちらに賭けたいだろうか？プラネットXが本当に隠れており、私たちが最終的にそれを発見する側に？それとも、プラネットXのようなものは存在しないという側に？
参考
https://www.science.org/content/article/astronomers-searching-planet-nine-find-possible-hints-different-planet
https://www.cambridge.org/core/journals/publications-of-the-astronomical-society-of-australia/article/search-for-planet-nine-with-iras-and-akari-data/4AC94D8DED041495F85F518C286D5284
https://www.sciencenews.org/article/dwarf-planet-solar-system-planet-9-x
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025MPEC....K...47C/abstract
筆者チ・ウンベは？猫と宇宙を愛する。幼い頃『銀河鉄道999』を見て、宇宙の美しさを伝えたいという夢を持つようになった。現在、延世大学校銀河進化研究センターおよび近宇宙論研究室で銀河の相互作用を通じた進化を研究しており、講演や執筆など様々な科学コミュニケーション活動を行っている。『サムに乗る天体観測所』、『一日中宇宙を考える』、『星、光の科学』などの著書がある。