宇宙探査の究極の目標は、生命が繁栄するための理想的な条件をすべて備えた、地球に似たハビタブルワールドを見つけることである。科学者たちは、何十年にもわたる科学的研究の結果、居住可能な世界の証拠を数多く集めてきたが、地球に匹敵する新天地はまだ見つかっていない。
このような状況にもかかわらず、居住可能な太陽系外惑星を見つけるという希望は続いている。だがこの度、我々が住むこの天の川銀河の中にある居住可能な太陽系外惑星を発見する可能性を絞り込むための新しい研究が行われ、少し希望が持てる結果が報告された。
フロリダ大学のSarah Ballard教授と博士課程学生のSheila Sagear氏の計算によると、天の川銀河の惑星中のおよそ3分の1がハビタブル・ゾーン（生命生存可能領域）に位置している可能性があるとのことだ。
理想的な軌道を見つけることが鍵になる
研究チームは、木星程度の大きさの恒星であるM矮星を周回する150個以上の惑星の「離心率」を測定した。軌道離心率とは、惑星が主星を回る軌道の形状を決めるもので、例えば楕円軌道を描くか、真円から逸脱しているかなどを示す。
研究者らは、ケプラー望遠鏡とガイア望遠鏡のデータを使用した。この研究によると、ケプラーは太陽系外惑星が恒星の前をどのように移動するかを決定するのに役立ち、ガイアは銀河系内の恒星間の距離を測定した。この新しい研究の著者の一人であるSagear氏は、公式声明の中で、「距離は、私たちが今この分析を行うことができる、以前は欠けていた重要な情報の一部です」と指摘している。
データを徹底的に調査した結果、複数の惑星が円軌道を描いている星は、液体の水が存在する可能性が高いことが分かった。一方、惑星が1つしかない星系は、「表面を滅菌するような潮汐の極端な変化」を受けている可能性があるという。
その結果、このサンプルサイズでは、ハビタブル・ゾーンに位置する可能性のある惑星はごく一部（3分の1）しか存在しないことになる。しかし、この3分の1の惑星は、私たちの大切な地球以外の生命体を探すための有望な液体世界の候補が「数億個」あることを意味するのだ。
「この結果は、今後10年間の太陽系外惑星研究にとって非常に重要だと思います。これらの星は、水が存在する可能性があり、その惑星が居住可能であることが考えられる軌道にある小さな惑星を探すのに最適なターゲットです」とSagear氏は結論づけている。
論文
参考文献
- University of Florida: One-third of galaxy’s most common planets could be in habitable zone
- New Atlas: New findings suggest hundreds of millions of planets may harbor life
研究の要旨
我々は、初期から中期のM矮星を母星とする惑星の軌道離心率分布の基礎を調査する。NASAのケプラー探査機によって検出された101の星系から、初期から中期のM矮星の周りにある163個の惑星をサンプルとして採用した。ケプラー光度曲線と、分光による金属量、2MASSによるKs等級、Gaiaによる恒星視差を用いた恒星密度事前分布を利用し、各惑星の軌道離心率を制約しています。ベイズの階層的な枠組みで、単一星系と複数星系について、レイリー関数、半ガウス関数、ベータ関数を交互に仮定し、基礎となる離心率分布を抽出した。その結果、単一惑星系ではσ=0.19+0.04-0.03のレイリー分布、複数惑星系ではσ=0.19+0.04-0.03のベータ分布となり、それぞれ偏心量分布が明らかになった。 とし、多回遊系ではσ=0.03+0.02-0.01とした。 . このデータは、単一通過分布の中に、動的に暖かくなる部分集団と冷たくなる部分集団が存在する可能性を示唆している： このデータは、σ1=0.02+0.11-0.00の2つの異なるレイリー分布からなる混合モデルを好む。とσ2=0.24+0.20-0.03の2つのレイリー分布からなる混合モデルを好む。という2つの異なるRayleigh分布からなる混合モデルを、7:1の確率で好むことが分かった。この結果を、FGK星を周回する惑星に関する文献の類似の結果と比較することで、惑星形成の枠組みで説明することにした。私たちが導き出した離心率分布と他のM矮星の人口的な制約を組み合わせることで、局所近傍の初期から中期M矮星の惑星集団の基礎となる離心率分布を推定した。
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