JWST が岩石系系外惑星の大気を初めて確認

JWST が岩石系系外惑星の大気を初めて確認

スミート・クルカルニ著 & ネイチャーマガジン

天文学者らは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使用して、太陽系外の岩石惑星を取り囲む大気を初めて検出したと発表した。 この惑星は私たちが知っているように生命を維持することはできませんが、おそらくマグマの海で覆われているため、科学者たちはそこから地球の初期の歴史について何かを学ぶかもしれません。地球も岩石惑星であり、かつては溶けていました。

マサチューセッツ工科大学（ケンブリッジ）の惑星科学者サラ・シーガー氏は、地球に似た惑星の周囲にあるガスのエンベロープを発見することは、系外惑星研究における大きなマイルストーンだと語るが、この研究には関与していない。 地球の薄い大気は生命の維持に不可欠であり、同様の地球型惑星の大気を発見できることは、太陽系外の生命の探索において重要なステップとなります。

JWSTが調査したこの惑星は、かに座55番星と呼ばれ、太陽に似た恒星から12.6パーセク離れたところを公転しており、地球より少し大きい地球型惑星であるスーパーアースとみなされている。この場合、半径は地球の約2倍で、半径は8パーセク以上である。倍の重さ。 本日発表された論文によると、 自然、その大気はおそらく二酸化炭素または一酸化炭素が豊富で、その厚さは惑星の半径の「最大数パーセント」です。

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謎の惑星

かに座 55 番星が居住不可能であるもう 1 つの理由は、かに座 55 番星がその恒星に非常に近い、つまり地球から太陽までの距離の約 65 分の 1 にあることです。 それでもなお、「おそらく最も研究されている岩石惑星だ」と、カリフォルニア州パサデナにあるジェット推進研究所（JPL）の天体物理学者であり、論文の共著者でもあるアーロン・ベロ＝アルフェ氏は言う。 その主星は夜空で明るく、岩石惑星としては大きいため、太陽系外の他の惑星よりも研究が容易です。 「天文学で考えられるすべての望遠鏡や機器は、ある時点でこの惑星を指していました」とベロアルフェ氏は言います。

かに座 55 番星は非常によく研究されていたため、2021 年 12 月に JWST が打ち上げられた後、技術者はテストのために天文台の赤外分光計をそれに向けました。 これらの機器は、星の光からの赤外線波長を吸収するため、惑星の周りを渦巻くガスの化学的指紋を検出できます。 そこでベロアルフェ氏らは、惑星に大気があるかどうかを確認するためにさらに深く掘削することにした。

最新の観測が行われるまで、天文学者たちは蟹座 55 日についての考えを何度も変えてきました。 この惑星は 2004 年に発見されました。当初、研究者らは、これがおそらく木星に似た巨大ガス惑星の中心であると考えていました。 しかし、2011年にスピッツァー宇宙望遠鏡がこの惑星が恒星の前を通過する様子を観察し、研究者らは、かに座55番星が実際には巨大ガス惑星よりもはるかに小さく密度が高く、岩石の多いスーパーアースであることを発見した。

数年後、研究者らは、かに座55番星がその恒星に非常に近い惑星としては想定よりも温度が低いことに気づき、これはおそらく大気があることを示している。 仮説の 1 つは、この惑星は超臨界水分子に包まれた「水の世界」であるというものでした。 もう 1 つは、主に水素とヘリウムで構成される広大な原始大気で囲まれていることです。 しかし、これらの考えは最終的に否定されました。

JPLの惑星科学者で最新研究の共著者であるレンユー・フー氏は、恒星にこれほど近い惑星は恒星風にさらされ、大気中の揮発性分子を保持するのが困難になるだろうと述べている。 2つの可能性が残されていた、と彼は言う。 1つ目は、この惑星は完全に乾燥しており、蒸発した岩石からなる極薄の大気があるというものだった。 2つ目は、容易に流出しない、より重くて揮発性の分子で構成される厚い大気を持っていることです。

より鮮明な画像

最新のデータは、かに座 55 番星の大気に炭素ベースのガスが含まれていることを示しており、選択肢 2 を示しています。 シーガー氏によると、研究チームは大気の正当な証拠を集めたが、その完全な組成、存在するガスの相対量、正確な厚さを決定するにはさらなる観察が必要だという。

カリフォルニアのスタンフォード大学の惑星地質学者であるローラ・シェーファーは、かに座 55 座の大気が惑星の表面下の物質とどのように相互作用するかを知ることに興味を持っています。 大気が恒星風によって浸食されている可能性は依然としてあるが、ガスはマグマオーシャンの岩石の溶解と放出によって補充されている可能性がある、と研究著者らは述べている。

「地球はおそらく少なくとも 1 回、おそらく複数回のマグマ海洋段階を通過しました」とシェーファー氏は言います。 「現在のマグマオーシャンの実際の例があれば、太陽系の初期の歴史を理解するのに役立ちます。」

この記事は許可を得て転載されており、 最初に出版された 2024 年 5 月 8 日。