星の周りにコンガラインを形成できる惑星はいくつありますか?

地球には兄弟惑星、つまり太陽系の他の7つの惑星がありますが、その空間を共有する双子の惑星はありません。地球は単独で軌道を回っています。しかし、他の太陽系には、太陽の周りを互いに追いかけ合う奇妙な家族がいるかもしれません。双子、三つ子、あるいは quattuorvigintuplets （つまり、1 回の軌道上に地球サイズの惑星が 24 個あることになります）。

国際的な天文学者チームによるコンピューターシミュレーションにより、24個の惑星が同じ軌道を共有できる方法が示された。この研究は今春、王立天文学会月報で発表された。こうした奇妙な配置は数十億年にわたって安定し、周囲の恒星より​​も長く存続することもある。とはいえ、自然が密集した惑星軌道を作り出すことはまず考えにくいため、研究者らは、このようなシステムの検出は知的な地球外生命の兆候、あるいは何億年も存在する可能性のある恒星間メッセージである可能性もあると示唆している。

「私たちの論文は、潜在的に存在し得る惑星系の新たな一分野を探求しています」と、ボルドー天体物理学研究所のCNRS研究員で筆頭著者のショーン・レイモンド氏は語る。「予想外で奇妙ですが、非常に多くの惑星が同じ軌道を共有する可能性があるのが気に入っています。」

私たちの太陽系のような多重惑星系は、しばしば「豆のさやの中の豆」と表現される。しかし、これらの共軌道惑星は「ネックレスの真珠」である可能性があると、今回の研究には関与していないカンザス大学の天文学者ジョナサン・ブランデ氏は言う。

しかし、先週プレプリントサーバーarXivに論文が掲載されるまで、同じ軌道にある2つの惑星を観測するという提案をした人は誰もいなかった。しかし、太陽系外惑星を研究する天文学者のほとんどは懐疑的だ。特に、この信号がTESSのような他の主要な太陽系外惑星探査望遠鏡のデータでは見られなかったからだ。この論文は、小型の市販の望遠鏡で観測したアマチュア天文学者のグループによって書かれた。「自宅の裏庭でできるようなことではないと思います」とブランデ氏は、この発見について語る。

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より小さな天体が関与する共軌道の例はいくつか知られている。太陽系には実際に、形状によって馬蹄形またはオタマジャクシ軌道と呼ばれる奇妙な軌道がいくつかある。木星のトロヤ群小惑星は、間もなく探査機ルーシーが初めて訪れる予定だが、オタマジャクシのように巨大ガス惑星の軌道を共有し、太陽の周りを回る軌道で木星の前後の地点を振動している。土星の衛星のうち 2 つ、ヤヌスとエピメトゥスは、環状惑星を馬蹄形に一緒に周回し、定期的に位置を入れ替えている。

太陽系の物体は軌道を共有しているので、軌道を共有する太陽系外惑星が存在する可能性は十分にあるようです。「惑星が安定した土地のあらゆる隙間を埋めているように見える太陽系外惑星系はたくさんあります」とレイモンドは言います。この新しい研究は、この概念を極限まで推し進め、同じ軌道にどれだけの惑星が詰め込まれて安定を保つことができるかを調べています。

研究チームのシミュレーションでは、このような共軌道の惑星は、地球上の天文学者が観測できる明確な信号を持っていることも明らかになった。ケプラー宇宙望遠鏡やその他の宇宙観測所は、いわゆる通過タイミング変動（TTV）を観測することができる。これは、惑星が恒星の前を通過するときに、近くの惑星間の重力の引き合いがわずかに変化する現象である。NASAジェット推進研究所の天文学者ロブ・ゼレム氏によると、地球と同じ質量の24個の惑星が1つの軌道を共有しているシステムからのTTVは、天文学者が観測できるほど大きいが、その影響に気づくには何ヶ月から何年もの定期的な監視が必要になるという。

共軌道を回っているとされる惑星の最新の観測結果に学者たちは納得していないが、太陽系外惑星の科学においてアマチュア天文学者が果たす重要な役割は確かにあるとゼレム氏は付け加える。「観測者の能力を考えれば、彼らの専門知識を間違いなく活用できる」と同氏は述べ、特にNASAの太陽系外惑星ウォッチなどの市民科学プロジェクトを通じてその役割を担うと語った。

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しかし、共軌道惑星の確実な検出は、自然の極端な多様性の観察だけでなく、地球外生命の兆候である可能性もあるため、本当に刺激的である可能性がある。「人工的に作られた共軌道惑星のようなものは、明らかに人工的ではないかもしれないが、さらに徹底的な研究を促すほど奇妙である」とブランデ氏は言う。

研究の著者らは、これらの奇妙な軌道は、地球外知的生命体の完璧なテクノシグネチャー、つまりサインになると考えている。コロンビア大学の天文学者で共著者のデイビッド・キッピング氏は、高度な文明が共軌道惑星の不自然なリングを作り上げれば、維持に電力は必要なく、数十億年にわたって見えるようになると説明する。これは星間メッセージを送るには完璧な組み合わせだ。「これが起こる可能性は、実際にこれを行う能力と意志を持つ人がいるかどうかにかかっています」とキッピング氏は言う。「私たちにはわかりません。でも、見なければ、決してわかりません」