[비즈한국] 第九惑星は太陽系天文学において最も熱いテーマの一つだ。天文学者たちは海王星や冥王星の遥か彼方に、海王星サイズの巨大なガス惑星が隠れていると推定している。特に、最近ベラ・ルービン望遠鏡が観測を開始したことで、近い将来に第九惑星が捉えられると期待する天文学者は多い。
今も夜空の写真を精査して第九惑星を探し求めている人々がいる。しかし、未だその存在は確認されていない。その代わり、より小さな矮小惑星が次々と発見されている。2023年3月にも新たな天体が見つかった。私たちが探しているような大きな第九惑星ではない。だが、全く無関係というわけでもない。こうした小さな岩石が一つ追加で発見されるだけでも、第九惑星の運命が大きく変わる可能性があるからだ。
今回発見された天体には「アンモナイト」という愛称が付けられた。このアンモナイトの存在により、第九惑星の存否が改めて強く疑われている。仮に存在したとしても、当初の予想よりも遥かに大きな軌道を描いているはずだ。第九惑星は、探せば探すほど遠くの闇の中へと逃げていく、何とも憎らしい存在のように感じられる。第九惑星は本当に遥か彼方に隠れているのだろうか？それとも、そもそも存在しないのだろうか？今回発見されたアンモナイトは、なぜ第九惑星の存在可能性を脅かす存在となったのか。
海王星の軌道を離れると、全く別の天体たちの世界が広がる。これらの天体は太陽に近づくことはなく、遥か遠くで大きく歪んだ楕円軌道を描いている。海王星の軌道からも大きく外れているため、公転中も海王星の重力の影響をほとんど受けない。むしろ、太陽系の近くを通り過ぎる他の恒星や、銀河全体の重力の影響を強く受けることがある。2003年に初めて発見されたセドナが、この種の天体の代表格だ。そのため、こうして海王星の軌道を遥かに超え、遠くの端を大きく回る天体群を「セドノイド」と呼ぶ。海王星の軌道と交差する海王星外天体（TNO）とは厳然と区別される。
今回発見されたアンモナイトもセドノイドだ。アンモナイトは4番目に発見されたセドノイドとなる。天文学者たちは太陽系の縁を彷徨う原始天体を見つけ出すため、大規模な探索を続けている。すばる望遠鏡を活用した「太陽系外縁部形成：氷の遺産（Formation of the Outer Solar System: an Icy Legacy）」という観測プロジェクトだ。略して化石を意味する「フォッシル（FOSSIL）」と呼ばれている。太陽系が形成された瞬間の物質と記憶をそのまま宿す、宇宙の化石を探し出そうという意図だ。そこで今回発見された天体には、代表的な化石の名であるアンモナイトという愛称が付けられた。公式名称は2023 KQ14である。
アンモナイトは2023年3月、5月、そして8月にかけてすばる望遠鏡によって捉えられた。しかし、これだけでは天体の正確な軌道を特定することは困難だった。天文学者たちは2024年7月、カナダ・フランス・ハワイ望遠鏡（CFHT）を活用して追加観測を行った。過去の観測記録も徹底的に調べ上げた。実に19年分ものデータを遡った末、かつて偶然撮影されていたアンモナイトの姿を見つけ出した。19年にわたる観測データからその軌道を推論した結果、アンモナイトは太陽から平均250AU（天文単位）を超え、近日点距離（太陽に最も近い距離）も66AUに達することが分かった。最も近づいても、太陽と地球の距離の66倍も離れていることになる。
このように海王星の彼方で太陽の周りを回る天体たちは、事実上、太陽系内側の天体の重力影響をほとんど受けていない。そのため、太陽系が誕生してからの45億年間、大きな変化なく安定した軌道を維持してきたと推定される。一体どのようにして、これほど遠くで大きく歪んだ軌道を描いているのだろうか？セドノイドたちの特異な軌道は、まだ完全には解明されていない。4つ目という発見数の少なさもあり、事例が不足しているからだ。
ただし、いくつかの仮説がある。大昔に太陽系の内側を浮遊惑星や太陽程度の重い恒星がかすめたことがあれば、外縁天体の軌道が現在のセドノイドのように変形した可能性がある。あるいは、太陽もかつては他の星々と星団の中で密集して暮らしており、星団の外へ追い出される過程で周囲の星の重力に影響を受け、外縁天体の軌道が極端に変化した可能性もある。かつて太陽の周辺に小さな天体を従えた別の軽い恒星があり、太陽がより強い重力でその天体を奪い取った結果が現在のセドノイドである可能性も考えられる。
そして、最も多くの人々が関心を寄せる仮説がある。第九惑星、すなわち未知の惑星がもう一つ存在し、その重力の影響でセドノイドが形成されたというものだ。
特に「第九惑星が存在するかもしれない」という仮説は、海王星の軌道内外を行き来しながら大きく歪んだ軌道を描くTNO（海王星外天体）たちの軌道から導き出されたものだ。
最近まで発見されたTNOの軌道のほとんどは、極端に一方向に偏っていた。これは極めて不自然なことである。本来、太陽を回る天体の軌道はあらゆる方向にランダムに存在するはずだからだ。これほど一方向に偏っているということは、その軌道を歪ませる何らかの力学的メカニズムが働いていると見ることができる。これを根拠に、一部の天文学者たちは、TNOの軌道が偏った反対側に、さらなる巨大ガス惑星が隠れていると推定した。
この仮説が登場した当初は、第九惑星の存在を支持する有力な証拠として挙げられた。しかし、その後、太陽系の縁を漂う小天体が次々と発見されるにつれ、第九惑星の存在可能性は揺らいでいる。
代表的な例として、最近発見された極端な軌道を描くTNO「2017 OF201」は、この第九惑星仮説を真っ向から否定している。2017 OF201は、従来のTNOが偏っていた方向とは正反対の軌道を描いているからだ。むしろ第九惑星が存在すれば、その重力の影響で2017 OF201は現在の軌道を長く維持できないという結論が出る。
今回発見されたアンモナイトも同様だ。天文学者たちは、アンモナイトを含むこれまで発見された全4つのセドノイドの軌道を反映してシミュレーションを行った。その結果、大半のケースにおいて、すべてのセドノイドは太陽系誕生以来45億年間、ずっと安定した軌道を維持し続けていることが分かった。特にアンモナイトは、これまでどの天体も発見されていなかった位置で見つかったという点で非常に特異だ。
太陽を回る大小の小天体はすべて様々な大きさの軌道を描いているが、特定の軌道範囲には天体が出現しにくい領域がある。この区間を太陽系の「長半径の間隙（またはq-ギャップ）」と呼ぶが、アンモナイトはまさにこの隙間で見つかった。アンモナイトは他のセドノイドとも明らかに異なる軌道を描いている。
天文学者たちはシミュレーションを通じて、太陽系形成から約3億年後（今から約42億年前）、ちょうど一度だけ4つのセドノイド同士が互いにニアミスを起こし、軌道が大きく変化した可能性を確認した。これによって、現在のようにセドノイドの軌道が明確に異なるものになったと推定される。さらに、ファンの多い第九惑星の存在可能性も検討した。しかし、第九惑星が従来想定されていた程度の軌道を描くと仮定した場合、アンモナイトの軌道を長期間維持することはできない。もし第九惑星がどこかに隠れているとすれば、その軌道は当初の予想より遥かに大きくなければならない。そうでなければ、セドノイドたちに大きな影響を与えずに済むからだ。
このように太陽系の縁で新たな天体が発見されるたびに、第九惑星の存在を支持するどころか、むしろ制約を課す結果となっている。第九惑星の存在そのものを疑わせたり、仮に存在するとしても、より遠い軌道を回っていなければならないという結論を導き出し、第九惑星をさらに発見困難な闇の中へと追い込んでいるのだ。これは第九惑星と、それを発見したい天文学者たちの運命をより劇的に分断させている。「最初から存在しなかった」という事実を受け入れて早期に諦める運命を辿るのか、それとも正反対に、さらに探しにくい遠い闇の中に隠れていると自分を慰めながら、無限にその存在を追い求め続ける運命を辿るのか。
第九惑星をめぐる議論は、最終的にその存在が実際に確認されない限り、永遠に終わらないだろう。どれだけ探しても発見できなくても、それを「第九惑星が存在しないからだ」と受け入れることはできないだろうから。その姿が明らかになるまで、終わりなき観測を続けるしかないのだ。結局、私たちの運命は決まっている。いつか発見するか、それとも果てしなく探し続けるか、そのどちらかである。
参考
https://www.nature.com/articles/s41550-025-02595-7#Abs1
筆者のチ・ウンベは？猫と宇宙を愛する。幼い頃に『銀河鉄道999』を見て、宇宙の美しさを広める夢を持つようになった。現在は世宗大学自由専攻学部の助教授として、講演や執筆など多様な科学コミュニケーション活動を行っている。『毎日宇宙の一欠片』、『星が輝く宇宙の科学者たち』、『行けないが分かる』、『宇宙を見ると浮かぶ奇妙な質問たち』などの著書があり、『本当に宇宙を旅するヒッチハイカーのためのガイドブック』、『私はどうして冥王星を殺したのか』、『クォンタム・ライフ』、『コスミグラフィック』などの翻訳も手がけた。