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地球から280光年離れた「禁断の惑星」を発見

この記事を書いている時点で、宇宙には5,300個近い太陽系外惑星と約4,000個の惑星系が確認されている。このように、新しい太陽系外惑星が発見されるたびに、惑星形成や惑星進化に関する科学的な解明が進み、これまでの理解が根底から覆されることになる。「Hot Jupiter」は、木星サイズかそれ以上の大きさの太陽系外惑星で、水星よりも親星に近い軌道を回っている。これは、私たちの太陽系が、岩石質の惑星は太陽に近く、ガス惑星はずっと遠くにあるのと対照的だ。

このため、『The Astrophysical Journal』誌に掲載された最近の発見が、宇宙に関する我々の理解をさらに深めることになるのは当然のことだろう。今回、カーネギー科学研究所を中心とする国際研究チームは、地球から約87パーセク(284光年)の距離にある若い低質量の主系列赤色矮星(M dwarf)、TOI-5205の周りを回る木星サイズの新しい系外惑星、TOI-5205bの存在を確認した。

この発見がユニークなのは、TOI-5205b の質量が、このような若くて小さな赤色矮星の周りを回っているにしてはかなり大きいことで、これまでの惑星形成や進化に関する理解を覆すものであったことだ。従来、ガス惑星は古くて大きな M矮星を周回していることが多かったからだ。

カーネギー地球惑星研究所の博士研究員で、赤色矮星の専門家であるShubham Kanodia博士は、「この主星TOI-5205は木星の4倍ほどの大きさですが、どうにかして木星サイズの惑星を形成することに成功しました!これは非常に驚きです!」と、この研究の主執筆者を絶賛している。Kanodia博士は最近もブログでこの発見について詳しく述べている。食べ物に例えると、太陽の周りを回る木星はグレープフルーツの周りを回るエンドウ豆に相当し、親星の周りを回る TOI-5205b はレモンの周りを回るエンドウ豆に相当する。

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親星を周回するTOI-5205b(左)と太陽を周回する木星(右)の大きさを比較した想像図。(Artwork Credit: Katherine Cain/Carnegie Institution for Science)

惑星形成の一般的な理論は、若い星を取り囲む巨大なガスと塵の回転する円盤から始まり、最初は地球10個分程度の岩石質の物質からガス惑星が形成される。その後、円盤から大量のガスが放出され、巨大なガス惑星が形成される。しかし、TOI-5205b が確認されたことで、この説が崩れる可能性が出てきた。

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親星を周回するTOI-5205bの想像図。(Artwork Credit: Katherine Cain/Carnegie Institution for Science)

「TOI-5205b の存在は、これらの惑星が誕生する円盤について、私たちが知っていることを拡張しています。もし円盤の中に、最初の核を形成するのに十分な岩石質の物質がなければ、ガス惑星を形成することはできません。 そして最後に、巨大な核が形成される前に円盤が蒸発してしまえば、ガス惑星は形成されないのです。 しかし、TOI-5205b はこのようなガードレールがあるにもかかわらず、形成されたのです。現在の惑星形成の名目上の理解に基づけば、TOI-5205b は存在しないはずで、『禁断の惑星』なのです。」

この発見は、当初、太陽系外惑星の位置決定にトランジット検出法を用いる NASA の通過型太陽系外惑星探査衛星 (TESS) のデータを用いて行われた。このデータは、TOI-5205b が親星の光の約 7% を遮断することを示し、主系列星を周回する確認済みの太陽系外惑星として、TOI-5205b はこれまでに記録された最大のトランジットとなっている。

TESSのデータを確認するために、国際的な観測機器と観測所によるフォローアップ観測が行われた。ハビタブルゾーン惑星探査機、3.5mアパッチポイント天文台のARCTICカメラ、NN-Explore太陽系外惑星スペックルイメージャー、0.6mレッドバット天文台、300ミリメートル望遠鏡などだ。

研究者たちは、TOI-5205b が非常に大きなトランジットを起こしたことから、この系外惑星が NASA のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) による将来の大気観測の理想的な候補となり、その形成と進化の秘密の解明にも貢献する可能性があると実証した。JWST は、太陽系外惑星 WASP-39b で実証したように、太陽系外惑星の大気を驚くほど詳細に観測することに成功しているからだ。

今後数年、数十年の間に、科学者たちは太陽系外惑星についてどんな魅力的な新発見をするのだろうか。そして、これらの発見が惑星の形成と進化に関する私たちの知識をどれだけ後押しし続けてくれるのだろうか。時間が経てばわかることだが、だからこそ、私たちは科学するのだ。


この記事は、LAURENCE TOGNETTI氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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