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砂の数ほど多い銀河系の星の中で、地球のような惑星を探すのは、文字通り、“わらの中から針を探す”様な作業だ。これまでに発見された5,000個以上の太陽系外惑星のうち、地球のような質量を持ち、ハビタブルゾーン(惑星表面で水が液体の状態を保てる範囲)に存在するものはわずか12個ほどしか見つかっていない。しかし、今回新たに見つかった、Wolf 1069bの発見により、そこに1つの候補が加わった。この惑星は地球に似た質量を持ち、液体の水と大気が存在する可能性があるという。

この惑星は、地球からわずか31光年の距離にある赤色矮星Wolf 1069のまわりを回っており、地球の約 1.26 倍の質量と約 1.08 倍の大きさを持つ、岩石質の世界である可能性があると見られている。恒星のハビタブルゾーンを周回しており、表面に液体の水が存在する可能性のある最有力候補である。そして、この惑星は、地球からわずか31光年の距離にあるのだ。

Wolf 1069bを発見したチームは、ハイデルベルクのマックス・プランク天文研究所に所属し、スペインのカラール・アルト天文台で研究を行っています。このプロジェクトは、天の川銀河系に最も多く存在する小さくて冷たい星、M矮星(赤色矮星)の周りにある地球に似た星を探すというものだ。これまでの研究で、赤色矮星には水の豊富な惑星が存在する可能性が高いとされており、地球サイズの星を探すことは、銀河系の他の場所で生命を探すための理にかなった方法だと言える。

観測チームを率いるDiana Kossakowski氏は、「Wolf 1069星のデータを解析したところ、およそ地球質量の惑星と思われる明確で低振幅のシグナルを発見しました。この惑星は、地球と太陽の距離の15分の1に相当する距離で、15.6日以内に恒星の周りを回っています。」と、語っている。

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地球質量の惑星を持つ赤色矮星の3つの系を比較したイラスト。緑色のリングはそれぞれのハビタブルゾーンを示す。(Credit: MPIA graphics department/J. Neidel)

また、Wolf 1069bは、潮汐固定された惑星であることも認められた。これは、その片側が常に太陽に面しており、もう片側は常に暗闇にあるという意味で、我々の月のようなものだ。

M矮星は太陽よりずっと温度が低いので、惑星はもっと近くを周回しても、液体の水や大気を保持できる可能性があるのだ。Wolf 1069bは太陽に近いにもかかわらず、地球が太陽から受ける放射エネルギーよりも35%も少ない。

大気がなければ、この新しく発見された惑星は寒冷で、たとえ太陽の光が当たっている側であっても-23℃になるという。しかし、もしこの惑星に大気が残っていれば、平均気温は13℃の範囲になり、生命にとってより住みやすく、液体の水を維持することができるようになるはずだ。また、大気があれば、太陽からの電磁波を遮断することができ、惑星表面で生命が繁栄する可能性も高くなる。

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地球大気を想定したウルフ1069bの表面温度分布図。マップの中心は常に恒星に面している点である。温度はケルビンで表示されている。273.15 ケルビンは摂氏0度に相当する。赤丸の中にある惑星の表面には、液体の水が存在する可能性がある。(Credit: Kossakowski et al. (2023) / MPIA)

残念ながら、トラピスト1e系やプロキシマbなどの他の地球型太陽系外惑星の発見と同様に、現在の観測装置ではそのような詳細な情報を得ることができないため、大気の証拠や組成、生命の存在の可能性を明らかにするためのさらなる研究を待つ必要がある。

「おそらくあと10年は待たねばならないでしょう」とKossakowski氏は言う。その頃には、現在チリで建設中の超大型望遠鏡が稼働しているはずだ。この望遠鏡が稼働すれば、世界最大の光学および赤外線望遠鏡となり、Wolf 1069bやその他の銀河系内の生命維持が可能な惑星で何が起こっているのかを詳しく見ることができるかもしれない。


論文

参考文献

研究の要旨

私たちは、比較的近く(d ∼ 9.6 pc)で低質量(0.167±0.011 M)のM5.0 V型恒星ウルフ1069の15.6 d軌道上に地球質量惑星 (Mb sin i = 1.36±0.21 M⊕)を発見したことを発表した。(0.167±0.011 M)のM5.0 V星、ウルフ1069の15.6 d軌道上にある。主星から0.0672±0.0014auの距離にあるウルフ1069 bは、ハビタブルゾーン(HZ)に位置しており、主星からの光の影響を受けている。S = 0.652 ± 0.029 S ⊖のフラックスが入射している。この惑星の信号は、CARMENESのスペクトルから得られたテルル補正された動径速度(RV) この惑星信号は、CARMENES分光器による4年近くの262回の分光観測によって検出された。このデータの、さらに そのうちの1つは、恒星の自転周期に起因するものだ。これは、以下のようなOSNとTJOで行われた新しい、サンプル数の多いモニタリングキャンペーンと、アーカイブの測光(MEarthやSuperWASPなど)を補完する測光解析のおかげだ。SuperWASP)により、自転周期をProt = 150 – 170 dに更新し、その値は169.3 +3.7 -3.6 d. 恒星活動指標 CARMENESのスペクトルから得られる恒星活動指標も同様に、遅い自転周期を示す証拠を示している。信号のエイリアシングやスポットの進化などの可能性があるため、それほど正確ではない。我々の検出限界は、地球1個分以上の質量を持つ、公転周期が1周期未満の惑星が このことから、ウルフ1069bは激しい星形成の歴史を持っていた可能性がある。この惑星は この惑星は、プロキシマ・ケンタウリb、GJ 1061 d、ティーガーデンの星c、GJ 1002 bとcに次いで、保守的HZに位置する地球質量の惑星として6番目に近い惑星でもある。しかし、ウルフ1069bは、通過型ではないにもかかわらず、将来の3次元気候モデルで様々なハビタブルケースを調査するための非常に有望なターゲットである。また、惑星形成理論を検証するために、サブm s-1 RVキャンペーンを行い、地球質量の小さな惑星を探索することも可能だ。

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