JWSTが地球サイズの太陽系外惑星を二度撮影、空がないことが判明

地球の大気は、私たちの青い地球上の生命にとって極めて重要なので、天文学者が他の恒星の周りの太陽系外惑星の雲を熱心に観察するのも不思議ではありません。遠く離れた惑星として人気のある TRAPPIST-1c は、これまで厚い二酸化炭素の層に覆われていると考えられていたため、研究者にとって非常に魅力的でした。しかし、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) による新しい観測により、この惑星は大気がまったく見られない不毛の岩石である可能性が高いことが明らかになりました。

宇宙に生命を維持できる惑星がいくつあるか天文学者が把握しようとするとき、まず調べるのは地球のような岩石の世界だ。そこは生物が根付くのに十分な強固な表面を持つ惑星だ。 「銀河系には小さな惑星が豊富にある」とマックス・プランク天文学研究所とライデン天文台の太陽系外惑星研究者で、TRAPPIST-1cの新しい観測についてネイチャー誌に発表された論文の主著者であるセバスチャン・ジーバ氏は言う。「少なくとも20～50パーセントの恒星には地球と同程度のサイズの惑星がある」。天文学者たちは、これらの岩石惑星の大気について、あるいはそもそも大気があるのか​​どうかについてまだよくわかっていない。また、TRAPPIST-1cの軌道に多く含まれるM型矮星が、これらの惑星の大気を破壊して居住不可能にする可能性があるかどうかも未解決の問題だ。

JWST は、その現実を急速に変えつつあります。「今のところ、このような正確な測定ができる観測所は他にありません」とジーバ氏は付け加えます。赤外線の研究は、この望遠鏡が得意とする分野です。生命にとって重要な多くの分子の指紋は、赤外線の波長に現れますが、それを検出するのは困難です。これらの測定を行うには、JWST の温度は氷点をはるかに超える 7 ケルビン (-500°F に相当) にする必要があります。

「科学者たちは長年、これらの惑星の大気のモデル化を行ってきました」と、今回の研究には関わっていないカリフォルニア大学リバーサイド校の天文学者ダリア・ピドホロデツカ氏は言う。「ついにJWSTから得られる実際のデータを見ることができるなんて、夢が叶ったような気分です。」

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観測者たちが TRAPPIST-1c にこれほど注目しているのには、十分な理由がある。地球サイズの岩石惑星を詳しく研究するには、この惑星が断然最適なターゲットだからだ。地球から近い (約 40 光年離れている) し、現在の技術で簡単に観測できるからだ。「当然、最も簡単なところから始めることになるでしょう」と Zieba 氏は言う。TRAPPIST-1c は恒星 TRAPPIST-1 を周回しており、この恒星には 7 つの地球サイズの惑星群がある。そのうち 3 つは恒星の居住可能領域内にある可能性がある。

この太陽系は、天文学者にとって、地球に似た惑星をさまざまな温度で観察し、岩石惑星の可能性を垣間見るまたとない機会を提供している。これらの惑星を取り囲む分子を特定することで、「実際に生命を維持できるかどうかを推測できるかもしれない」と、論文には関わっていないカリフォルニア大学ロサンゼルス校の天文学者ジュダ・ヴァン・ザント氏は言う。

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しかし、TRAPPIST-1 は私たちの太陽とは似ても似つかない。これは M 型矮星と呼ばれる小さな赤い星で、銀河系で最も一般的なタイプの星だ。現在、天文学における大きな疑問の 1 つは、M 型矮星の周りの惑星は大気を保てるか、それともこれらの強力な小さな星の激しいフレアが空を焼き尽くしてしまうか、ということだ。もし天文学者が M 型矮星の周りの惑星のほとんどがむき出しの岩石であることを発見すれば、太陽のような星は結局生命にとって必要かもしれない。今のところ、M 型矮星には 2 つの不利な点がある。TRAPPIST-1c には大気がないだけでなく、今年初めの論文では TRAPPIST-1b にも大気がないことが示された。

TRAPPIST-1c の近隣の惑星がこのパターンに従うのか、それともそれを覆すのかは、もうすぐわかるだろう。TRAPPIST-1 の 7 つの惑星はすべて、JWST で年内に観測される予定だが、他の惑星が雲を保っているかどうかはまだわからない。そして、たとえ雲を保っていなくても、ジーバ氏が言うように、「これは明らかに M 型恒星の 1 つに過ぎない」。M 型矮星が生命を育むのに適しているかどうかを本当に判断するには、天文学者はさらに多くの惑星を観測する必要があるだろう。