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2025-12-19 13:47:00
科学者たちは、「説明を無視する」奇妙なレモン型の惑星に困惑している。
木星ほどの大きさのこの惑星は、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) によって発見されました。非常に奇妙で、惑星の形成方法について私たちが知っているすべてに疑問を投げかけています。
PSR J2322–2650b と呼ばれるこの巨大ガス惑星は、他の既知の系外惑星とは異なる、エキゾチックな炭素とヘリウムの大気を持っています。
すす雲は上層大気の超高温領域を漂い、惑星の中心部の奥深くで凝縮してダイヤモンドになります。
この異常な構図は、この惑星が太陽のような恒星の周りを回っていないという事実によってさらに奇妙になっています。
代わりに、この世界はパルサーとして知られる一種の中性子星の周りを回っています。パルサーは、太陽の質量を都市ほどの大きさに圧縮する死んだ星の超高密度の核です。
地球から 750 光年離れたところにあるこのパルサーは、捕らえられた惑星にガンマ線を絶えず照射し、重力によって惑星を独特の「レモン」の形に引き伸ばしています。
これにより、地球上でこれまでに観察された中で最も極端な温度差が生じ、その温度は夜間の 650°C (1,200°F) から日中の 2,030°C (3,700°F) に及びます。
科学者たちは、惑星形成について私たちが知っているすべてを覆す、奇妙なレモン型の惑星を発見して当惑している
エキゾチックな系外惑星の基準から見ても、PSR J2322–2650b は非常に奇妙なものとして際立っています。
そして、The Astrophysical Journal Letters への掲載が受理された新しい論文の中で、研究者たちは JWST を使用して、この惑星がさらに奇妙なものであることを明らかにしました。
この研究の共著者であるカーネギー地球惑星研究所のピーター・ガオ博士は、「データを入手した後、私たちの集団的な反応が『一体これは何だ？』というものだったのを覚えている」と述べている。
「私たちが予想していたものとは大きく異なります。」
約 6,000 個の既知の系外惑星のうち、これは中性子星の周りを周回する唯一の巨大ガス惑星です。
中性子星が重力で隣接星を引き裂いたり、強力な放射線の衝突で蒸発させたりする傾向があることを考えると、これは驚くべきことではない。
PSR J2322–2650b は、地球と太陽の間の距離が 1 億マイル (1 億 6,000 万 km) であるのに比べ、わずか 100 万マイル (160 万 km) 離れたところにあり、その星に非常に近いです。
つまり、中性子星の周りを信じられないほどの速度で周回しているこの奇妙な世界では、1 年間にわずか 7.8 時間しかかからないということになります。
PSR J2322-2650bと名付けられたこの惑星は、パルサーと呼ばれる一種の中性子星の周りを周回している。パルサーとは、太陽の質量を都市ほどの大きさに圧縮した死んだ星の超高密度の核である。
中性子星とは何ですか?
太陽の8倍以上の大きさの星が燃料を使い果たすと、超新星と呼ばれる大規模な爆発が起こり崩壊します。
これが起こると、核は巨大な圧力で押しつぶされ、ついには中性子星と呼ばれるものに崩壊します。
極度の圧力により、通常の物質内の電子と陽子は純粋な中性子に融合します。
これらは非常に密度が高いため、太陽の最大 2.5 倍の質量を持つ可能性がありますが、直径は 16 マイル未満です。
中性子星は非常に強力な磁場を持っていることが多く、極から電磁放射線を発射します。
しかし、本当にこの惑星を完全に異常なものにしているのは、その大気の組成です。
共著者であるシカゴ大学のマイケル・チャン博士は、「これは誰も見たことのない新しいタイプの惑星大気だ」と述べている。
「水、メタン、二酸化炭素など、系外惑星で見られると予想される通常の分子の代わりに、炭素分子、特に C3 と C2 が見つかりました。」
地球上と同じくらい高い温度では、炭素は大気中の他の原子と結合するはずなので、これは本当に奇妙です。
つまり、炭素分子は酸素や窒素がほとんど存在しない場合にのみ優勢になることができます。
科学者たちが詳細に分析した約 150 個の惑星のうち、大気中に炭素分子を含む惑星は一つもありません。
しかし、科学者たちはまだ、このような奇妙な惑星がどのようにして形成されたのかまったくわかっていません。
「これは普通の惑星のように形成されたのでしょうか？」いいえ、組成がまったく異なるためです」と張博士は言います。
このパルサーは常に捕らえられた惑星にガンマ線を照射し、重力によって惑星を独特の「レモン」の形に引き伸ばしています（作者の印象）
同様に、恒星の核内での核反応では純粋な炭素が生成されないため、恒星の外層を剥ぎ取って惑星が形成されることはあり得ません。
チャン博士はさらに次のように付け加えています。「この極めて炭素が豊富な組成物がどのようにして得られるのかを想像するのは非常に困難です。それは既知の形成メカニズムをすべて排除しているようです。」
現在、研究者らの最も有力な理論は、惑星が冷えるにつれて炭素と酸素が内部で結晶化したというものだ。
純粋な炭素の結晶が上部に浮き上がってヘリウムと混合した可能性があり、それが科学者らのデータで確認されることになる。
しかし、共著者であるスタンフォード大学のロジャー・ロマーニ教授は、これですべての問題が解決されるわけではないと言う。
彼はこう言います：「酸素と窒素を遠ざけるには何かが起こらなければなりません。」そして、ここで謎が登場します。
「しかし、すべてを知らなくてもいいのです。この奇妙な雰囲気についてもっと知るのが楽しみです。パズルを解くのは素晴らしいことです。」
科学者たちはハッブルのような巨大な宇宙衛星を使って遠く離れた系外惑星の大気を研究している
遠く離れた星やその周回惑星は、私たちが大気圏で目にするものとは異なる状態にあることがよくあります。
これらの新しい世界とその構成要素を理解するには、科学者はその大気が何で構成されているかを検出できる必要があります。
彼らは多くの場合、NASA のハッブル望遠鏡に似た望遠鏡を使用してこれを行います。
これらの巨大な衛星は空をスキャンし、NASA が興味があるかもしれないと考える系外惑星を追跡します。
ここでは、搭載されたセンサーがさまざまな形式の分析を実行します。
最も重要で有用なものの 1 つは、吸収分光法と呼ばれます。
この形式の分析では、惑星の大気から発せられる光を測定します。
すべてのガスはわずかに異なる光の波長を吸収します。これが起こると、完全なスペクトル上に黒い線が現れます。
これらの線は非常に特定の分子に対応しており、それが地球上に存在することを示しています。
これらは、1814 年に最初にそれらを発見したドイツの天文学者および物理学者にちなんで、フラウンホーファー線と呼ばれることがよくあります。
科学者は、光のさまざまな波長をすべて組み合わせることで、惑星の大気を構成するすべての化学物質を決定することができます。
重要なのは、欠けているものが、存在するものを見つけるための手がかりとなるということです。
地球の大気が干渉してしまうため、これを宇宙望遠鏡で行うことが非常に重要です。
大気中の化学物質からの吸収によりサンプルが歪む可能性があるため、光が地球に到達する前に光を研究することが重要です。
これは、異星大気中のヘリウム、ナトリウム、さらには酸素を探すためによく使用されます。
この図は、恒星から太陽系外惑星の大気を通過する光が、ナトリウムやヘリウムなどの重要な化合物の存在を示すフラウンホーファー線をどのように生成するかを示しています。
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