ダイソン球に代わる地球外文明の新しいアイデア「馬蹄形星系」を天文学者が提唱

by Rebekah Smith

宇宙が舞台のSF作品では、先進的な技術を持つ宇宙人が星のエネルギーを最大限活用するために建造するダイソン球(恒星を覆い隠す殻)がよく登場するほか、実際の地球外文明探索プロジェクトでも、こうした巨大構造物の発見が重要視されています。フランス・ボルドー大学などの天文学者らが、U字の軌跡を描く馬蹄形(ばていけい)軌道で惑星を配置すると極めて安定することを発見し、発達した文明はわざわざ星を覆い隠さず大量の惑星をハビタブルゾーンに並べるだろうと提唱しました。

Constellations of co-orbital planets: horseshoe dynamics, long-term stability, transit timing variations, and potential as SETI beacons | Monthly Notices of the Royal Astronomical Society | Oxford Academic
https://doi.org/10.1093/mnras/stad643

Aliens Could Reveal Their Location by Packing 24 Planets Into One Orbit
https://www.inverse.com/science/planets-sharing-a-weird-orbit-could-be-evidence-of-alien-architects

ボルドー大学の天文学者であるショーン・レイモンド氏らは、2023年5月に王立天文学会月報で発表した研究の中で、「恒星を等しい距離で周回できる惑星はいくつなのかを調べた結果、地球と同じ質量の惑星が最大で24個同じ軌道を長期安定的に共有できることを発見した」と報告しました。

このアイデアは突拍子もないように見えますが、自然界ですでに観測されている現象で実現可能です。土星の衛星であるエピメテウスとヤヌスは公転軌道を共有しており、軌道半径の差は衛星の直径より小さい約50kmしか離れていません。そのため、片方の衛星がもう片方に追いつくと衝突してしまうように思えますが、追い越す直前に外側の衛星は内側に、内側の衛星は外側に移動することで軌道を交換して離れていくので、ぶつかることなく安定して周回を続けています。

by Hans van Deukeren

2つの衛星は軌道は同じですが、公転速度は内側の衛星の方がわずかに速いので、外側の衛星は内側の衛星より遅れていきます。これを片方の衛星から見ると、近づいてきた衛星が向きを変えて元来た道を戻り、大きなU字型を描くように見えるので、この軌道は「馬蹄形軌道」と呼ばれています。

by Jrkenti

馬蹄形軌道を分かりやすいアニメーションにすると以下のようになります。

惑星とその衛星でこれができるのであれば、恒星と惑星でもできるはずだと考えた研究チームは、コンピューターシミュレーションを使って複数の惑星がお互いに馬蹄形軌道をとった場合の挙動を検証しました。そして、地球と同じ質量の惑星が1天文単位(地球から太陽までの距離)で主星の周りを周回すると想定した結果、最大24個の惑星が数十億年間も安定して軌道を保てることが分かりました。これは、太陽が約50億年後にそうなるように、寿命が近づいた恒星が膨張し始めた後でも同様だったとのこと。

これまで見つかった馬蹄形軌道を持つ天体は、最大で2つまでです。つまり、3つ以上の惑星が馬蹄形軌道をとっている「馬蹄形星系(horseshoe system)」があった場合、惑星を動かせるほどのテクノロジーを持った地球外文明によるしわざである可能性が高いということになります。

レイモンド氏は「3つ以上の惑星がある馬蹄形星系を、太陽系外の生命を探すのに最適なターゲットだとするのは、かなり合理的だと思います」と話しました。

研究チームによると、恒星の光の変化を測定することで惑星が恒星を横切ったことを検知するトランジット法を使えば、馬蹄形星系を特定するのは容易とのこと。観測には10年ほどの期間を要しますが、そうするだけの価値はあるとレイモンド氏は考えています。

レイモンド氏は「馬蹄形星系の正体が何であれ、異星人のしわざか、壮大な惑星形成の結果のどちらかなので、いずれにせよ大変興味深いものです」と語りました。