原始星の爆発的増光による惑星材料の結晶化を初観測~JWSTが明かす太陽系初期の物質変性と移動の直接証拠~

2026-02-04 理化学研究所

理化学研究所を中心とする国際共同研究グループは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)を用いて、原始星EC53の爆発的増光(アクリーション・バースト)により、惑星材料となるケイ酸塩ダストが結晶化する瞬間を初めて直接観測した。観測から、バースト時に内側の原始惑星系円盤が高温に加熱され、非晶質ケイ酸塩が結晶質へ変化すること、さらに生成した結晶が円盤風によって外側領域へ輸送される仕組みが明らかになった。この結果は、彗星など低温環境に高温起源鉱物が存在する理由を説明し、惑星系形成初期に物質変性と移動が始まっている直接的証拠を示すものである。

原始星の爆発的増光による惑星材料の結晶化を初観測~JWSTが明かす太陽系初期の物質変性と移動の直接証拠~
原始星EC53におけるアクリーション・バーストによるケイ酸塩の結晶化と輸送の概念図

<関連情報>

降着バーストにより、惑星形成円盤内のケイ酸塩が結晶化する Accretion bursts crystallize silicates in a planet-forming disk

Jeong-Eun Lee,Chul-Hwan Kim,Jaeyeong Kim,Seokho Lee,Young-Jun Kim,Seonjae Lee,Giseon Baek,Joel D. Green,Gregory J. Herczeg,Doug Johnstone,Klaus M. Pontoppidan,Yuri Aikawa,Yao-Lun Yang,Logan Francis,Mihwa Jin & Hyerin Jang
Nature  Published:21 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09939-3

Abstract

Crystalline silicates form at high temperatures (>900 K) (refs. 1,2). Their presence in comets3,4,5,6 suggests that high-temperature dust processing occurred in the early Solar System and was subsequently transported outwards to comet-forming regions. However, direct evidence for this crystallization and redistribution in Sun-like protostars has remained unknown. By comparing James Webb Space Telescope mid-infrared spectra of the periodically bursting protostar EC 53 (ref. 7), we detect crystalline silicate (forsterite and enstatite) emission features that appear only during the burst. The emergence of these features indicates active crystal formation by thermal annealing in the hot inner disk during the accretion burst. We also detect a nested outflow—a collimated atomic jet enclosed by slower molecular outflows, consistent with magnetohydrodynamic wind models8. This configuration provides a mechanism for the outward transport of freshly crystallized silicates9. To our knowledge, our results provide the first direct observational evidence of in situ silicate crystallization during episodic accretion bursts in a very young star still embedded in its dense envelope. Although we do not directly detect grains transported to the outer disk, the observed trends are consistent with outward redistribution, indicating that both dust processing and transport occur during the earliest and most dynamic stages of star formation.

1701物理及び化学
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