このホットジュピター系外惑星は予想外にスーパーアースと共存している

私たちの太陽系には、岩石の火星と地球、氷の巨星、巨大なガス惑星など、8 つの惑星群がありますが、他の恒星には、はるかに小さなグループしかないことがよくあります。一部の恒星には、その周りを公転する太陽系外惑星が1 つだけあります。これらの孤立した世界は、多くの場合、1 つの特定のタイプ、つまり、恒星の非常に近くを公転する巨大なガス巨星、ホット ジュピターです。

しかし、新たに発見された太陽系外惑星がこの見解に異議を唱え、すべてのホット ジュピターが単独で活動するわけではないことを示した。先週、天文学者は、400 光年離れた恒星を周回するホット ジュピターに仲間がいると発表した。そのホット ジュピターは、スーパー アースとして知られるほど巨大な岩石惑星 WASP-84c と太陽系を共有している。この発見は、査読をまだ受けていない研究論文であるプレプリントとして公開され、公式発表のために王立天文学会月報誌に提出された。

ホット ジュピターは奇妙な種類の惑星です。私たちの太陽系にはホット ジュピターはありません。最初のものが発見されるまで、天文学者はその存在を予想していませんでした。木星のような巨大ガス惑星は、通常、太陽の猛烈な熱からガスを守れるほど冷たい、主星から遠く離れた場所でのみ形成されます。木星のような惑星が遠く離れた場所で誕生しなければならないのであれば、どうして主星にこれほど近づくことができるのでしょうか。

天文学者は、この現象の理由について主に 3 つの説を立てている。そのうち 2 つは穏やかなもので、1 つは壊滅的なものだ。まず、ホット ジュピターは原始惑星系円盤からのわずかな重力の影響で誕生地から内側に移動する可能性がある。原始惑星系円盤とは、星が誕生したばかりの頃に惑星を形成するために使われた塵とガスの集まりである。2 つ目は、木星のような惑星は星から遠く離れた場所で形成されるという説は間違っているかもしれないということ。そうではなく、これらの惑星は単に私たちが見ている場所で誕生するのだ。どちらのシナリオでも、ホット ジュピターの近くには小さな友人惑星が存在する可能性がある。

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しかし、3 番目の選択肢が最もダイナミックです。木星ははるか遠くで形成され、その後、ガス巨星の軌道を変える他の惑星に遭遇する可能性があります。他の惑星の重力により、ホット ジュピターは引き伸ばされた楕円軌道を描き、その後、恒星の重力によりガス巨星が引き寄せられ、円形の超短軌道になります。この激しいダンスで、低質量の惑星はすべて破壊され、孤独なホット ジュピターが生まれます。

WASP-84b と名付けられたこのホット ジュピターの起源に関する最も有力な説は、最初の説、つまり円盤が太陽系内で惑星を導くのに役立ったという説である。これまでの観測では、この巨大ガス惑星の自転が恒星の自転と一致していることが示されており、これはこの巨大惑星が他の惑星と一緒にピンボールのように回るのではなく、原始惑星系円盤内を移動したことを示す兆候である。スーパーアース WASP-84c の発見により、このホット ジュピターが惑星を破壊する衝撃ではなく、軽い衝撃で形成されたという説にさらなる証拠が加わり、このシナリオはこれまで考えられていたよりも一般的である可能性がある。

WASP-84c は、WASP-47 b、ケプラー 730 b、WASP-132 b など、ホット ジュピターの仲間となる小型惑星のリストに加わった。「WASP-84c のような低質量の惑星の発見は、これまで考えられていたように、すべてのホット ジュピター系が激しい状況下で形成されたわけではないことを示唆している」と、ポーランドのトルンにあるニコラウス コペルニクス大学天文学研究所の主執筆者グラチアン マチェイェフスキ氏は述べている。

マチェイェフスキ氏と彼の同僚は、NASAのトランジット系外惑星探査衛星（TESS）を使用してWASP-84cを発見した。TESSはトランジット法を使用して系外惑星を探す。トランジット法では、望遠鏡で恒星を観察し、暗い惑星が前を通過することで生じるわずかな明るさの低下を観測する。

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カリフォルニア工科大学の天文学者ジュリエット・ベッカー氏によると、WASP-84cは「ホット・ジュピターを発見した最初のWASP調査では発見するには半径が小さすぎた」という。同氏は今回の発見には関わっていない。「これはTESSの能力を示す素晴らしい例です」と同氏は付け加えた。

トランジット法を使えば、天文学者は惑星の大きさを計算できる。しかし、その重さを知るには、視線速度法という別の太陽系外惑星探知技術から得た別のデータが必要だ。WASP-84c の発見者たちは、この追加データを収集し、その惑星の質量が地球の約 15 倍であると判断した。私たちの青い地球と同じように、この惑星も鉄と岩石でできていると思われる。

この発見には関わっていないカンザス大学の天文学者ジョナサン・ブランデ氏は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が太陽系外惑星の新たなデータをもたらし、これらの惑星ペアがどのようにして生まれたのかという理解が深まるにつれ、このような発見はさらに一般的になるだろうと考えている。「近い将来、この系に関するさらなる結果が見られても驚かない」と同氏は言う。