この灼熱の金属惑星では、1年はたった8時間しか続かない

天文学者のチームは、トランジット系外惑星探査衛星（TESS）のデータを使い、恒星に非常に近いため表面が溶けている可能性がある系外惑星を発見した。この「超短周期」惑星は軌道が狭く、1年はわずか8時間しか続かない。そこでの宇宙人の誕生日パーティーはあっという間に長くなり、非常に退屈なものになるだろう。

GJ 367b と呼ばれるこの太陽系外惑星は、地球の 4 分の 3 の幅があり、地球より小さいという捉えどころのないカテゴリに分類されます。地球サイズまたはそれより小さい太陽系外惑星は検出が困難です。太陽系外惑星検出の一般的な方法は、惑星が主星を横切るときにどれだけの光を遮るかを測定するか、惑星が主星を周回するときに主星が揺れる様子を見ることです。これらの特徴はどちらも、より小さく軽い惑星では見つけるのが困難です。GJ 367b は、これほど詳細に特徴付けられた数少ない惑星の 1 つです。

これらの小さな世界の中で、「私たちの惑星は、おそらく正確な質量と半径（測定値）を持つ数少ない惑星の一つです」と、ドイツ航空宇宙センターの太陽系外惑星天文学者で、本日サイエンス誌に発表された研究のリーダーであるクリスティン・ラム氏は述べ、研究チームはそれを使って惑星の内部を推測できるだろうと語った。

GJ 367b の誕生日候補の多さは、実際には問題にはならないだろう。なぜなら、この惑星の太陽に面した表面の温度は 2600°F 以上だからだ。これは「金属が溶け始める」温度に近いとラム氏は言う。

GJ 367bは、科学者がこれまで観測したどの惑星とも異なるユニークな惑星だと、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天体物理学者で太陽系外惑星を専門とし、今回の研究には関わっていないメルセデス・ロペス・モラレス氏は言う。同氏によると、研究チームの検出も確実だという。

研究チームはTESSで惑星の大きさを決定し、その後、ヨーロッパ南天天文台のHARPSと呼ばれる地上設置型機器を使用して、恒星の「ふらつき」を観測することで惑星の質量を測定した。

クレジット: The Vega Astronomical Association/Nándor Dénes および Gabriella Balogh

一般的な恒星と太陽系外惑星の場合、これらの機器は地球より小さい太陽系外惑星を測定するほどの精度を持っていない。しかし、今回の場合、科学者たちは幸運だった。主星は赤色矮星で、他の恒星に比べて明るく小さいのだ。この2つの特性が太陽系外惑星の信号を際立たせるのに役立つとラム氏は言う。

研究チームは、惑星の半径と質量から密度を推定した。天文学者はこの距離から惑星の核を直接測定することはできないが、モデルを使って、それがどのような層で構成されているのかを推測することはできる。研究チームは、GJ 367bの内部断面積は、おそらく約86パーセントが鉄であると考えている。これは、太陽系の水星の約83パーセントと同程度だとラム氏は言う。ただし、この惑星は質量が水星の約10倍であるため、独自の性質を持っているとロペス＝モラレス氏は指摘する。

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ラム氏は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測時間を申請し、この惑星にどのような大気があるか、そもそも大気があるのか​​どうかを調べる予定だ。この惑星の元々の大気はとっくに消えているはずだが、高温の表面で蒸発した元素が二次大気を形成している可能性もあるとロペス＝モラレス氏は言う。

科学者たちは、GJ 367bのような惑星がどのように形成されたかを確信できるだけの十分な証拠を持っていない。ロペス＝モラレス氏は、この領域には通常、惑星が形成されるのに十分な物質がないため、この惑星が恒星の非常に近い場所で形成された可能性は低いと考えているという。

ロペス＝モラレス氏によると、この惑星はもともと地球に似ていたが、巨大な衝突によって岩石のマントルが吹き飛ばされた可能性がある。おそらく、2つの小さな惑星が衝突してマントルが飛び散り、1つに融合したのだろう。あるいは、はるかに大きなガス惑星が恒星の光線によって削り取られた残骸である可能性もある。

しかし、惑星が恒星のそれほど近くで形成されたはずがないという主張は、特定の惑星形成モデルに基づくものであり、直接的な証拠に基づくものではないと、ハーバード大学地球惑星科学部で太陽系外惑星を研究する研究者で、この研究には関わっていないリ・ゼン氏は言う。「率直に言って、私たちには分からない」

もしその惑星がかつてガス惑星だったとしたら、それがどこで形成されたかに関わらず、科学者がガス惑星の構造を理解する方法に劇的な変化が生じる可能性がある。なぜならそれは「ガス惑星が実際に重元素の核を持っているというヒントを与えてくれる」からだとロペス＝モラレス氏は言う。

訂正、2021年12月3日：この記事の以前のバージョンでは、ロペス＝モラレス氏が勤務する機関をハーバード＆スミソニアン天体物理学センターと呼んでいました。実際、このセンターは現在、天体物理学センター | ハーバード＆スミソニアンと呼ばれています。