この真っ暗な太陽系外惑星は破滅に向かって螺旋を描いている

ぎょしゃ座のどこかで、世界が終末を迎えようとしています。幸い、WASP-12b は人が住めない惑星なので、被害は終末的な規模のガス爆発に限られます。この巨大な太陽系外惑星は、木星の 2 倍のウエストと半分の重さがあるにもかかわらず、主星に非常に近いため、1 日に 1 回 (地球) の周りを回転します。また、新しいアスファルトよりも暗く見え、降り注ぐ光のほとんどすべてを熱として閉じ込めます。

これほど高温で、速く、暗い惑星には、マイナス面もある。このような状況では、大気が激しく燃え、まとまらなくなるのだ。「惑星は非常に高温なので、最外層が膨らみます」と、プリンストン大学の天体物理学者サミュエル・イー氏は言う。やがて、惑星の大気の一部は中心核から大きく膨張し、飢えた主星に落ち込んでしまう。2010年、研究者らは惑星の寿命はわずか1000万年と見積もった。

しかし、新しい研究によると、WASP-12b はそれほど長く生きられないかもしれない。この惑星が消滅していくにつれて、別の重力効果もこの惑星を主星に引き寄せ、おそらく 300 万年後には惑星はバラバラになるだろうと Yee 氏とその同僚は最新の論文で主張している。天文学者たちは長い間、このような惑星は「ホット ジュピター」として知られ、この運命をたどる可能性が高いと疑っていたが、WASP-12b のデス スパイラルはそれを初めて裏付けた。

研究者らは2008年にWASP-12bを発見した。この惑星が主星の前を通過することで主星の光が弱まり、毎日ちらつくようになったためだ。その後の観測で、この惑星は熱で光っていることも判明し、天文学者たちは惑星が主星の後ろに消えた時期も知ることができた。

複数のチームによる長年にわたる調査の結果、天文学者たちは、この恒星が完全に規則正しく明滅しているわけではないことに気づいた。むしろ、太陽が暗くなるのがだんだん早くなっていた。研究者たちは当初、目に見えない第 2 の惑星が WASP-12b の軌道を乱しているのではないかと考えたが、さらに観察を重ねた結果、コミュニティは 2 つの可能性に落ち着いた。つまり、この惑星が楕円形の軌道を描き、その楕円の先端も太陽の周りをゆっくりと進んでいるか、あるいはこの惑星が恒星に近づいて軌道が短くなっているかのどちらかだ。

天体物理学ジャーナルレターズに掲載されたこの新しい研究は、この論争に決着をつけている。研究者らは、10回のトランジット（惑星が恒星の前を通過するとき）と4回の「掩蔽」（恒星の後ろに隠れるとき）の新しいデータを報告している。WASP12-bの軌道楕円が回転している場合、惑星の速度は楕円軌道でより大きく変化するため、惑星の消失のタイミングはトランジットのタイミングとは異なって変化する。イェー氏によると、新しいデータを約160回のトランジットと掩蔽の歴史的カタログと組み合わせることで、研究チームは両方のイベントの発生時期がますます早まっていることを示したという。これは、惑星の軌道が新しい軌道を回るたびに狭まっていることを示すほぼ確実な兆候である。

観測結果から、惑星は地球の1年ごとに約30ミリ秒速く恒星を周回していることが示唆されている。過去10年間で、こうした感知できない加速が蓄積され、WASP-12bの通過開始が全体で7分以上ずれたとイェ氏は言う。彼と同僚は、今後300万年から350万年（この系の寿命は10億年だが、ほんの一瞬）の間に、惑星は恒星に非常に接近し、重力が強くなって惑星がバラバラになると予測している。

WASP-12b の差し迫った消滅は太陽系外惑星天文学にとって初めての出来事であり、恒星の潮汐力を研究することで恒星の内部を覗く貴重な機会となる。

この異星の惑星が恒星に向かって落下しているのは、月が地球から遠ざかっているのと同じ理由です。月の重力で地球が引き伸ばされると、赤道周辺の海が隆起し、潮汐の隆起が生じます。地球は月よりも速く回転するため、この隆起は月より少し前方に位置します。すべての物体は重力で互いに引き合い、高所の海からの隆起が月の前でニンジンのように働き、月の回転を速め、より高い軌道へと押し上げます。この効果により、月は毎年宇宙に1～2インチずつ移動します。

WASP-12b は、その大きさと恒星への近さから、地球に対する月のような働きをし、恒星の物質自体に潮汐を引き起こします (潮汐は、地球全体、陸地、海を引き伸ばし、わずかにフットボールのような形にします。ただし、この変化は海にいるときにしかわかりません)。ただし、恒星の自転は惑星よりもはるかに遅いため、潮汐のタンゴは逆方向に進行します。恒星の膨らみは WASP-12b より遅れているため、自転が遅くなり、軌道が低くなります。

地球の膨張は海が海底にどうこすれるかによって決まるが、WASP-12b の黄色矮星における潮汐の正確な構造は謎に包まれている。「この星には海も地表もありません。では実際何が起こっているのでしょうか」と Yee 氏は疑問を呈する。

何らかの恒星波が惑星から恒星へのエネルギーの伝達を仲介しているに違いないと彼は言う。そのため、WASP-12b の渦巻きをより正確に測定することで、研究者は主星の内部構造を把握するのに役立つだろう。この惑星の現在の寿命予測は 300 万年だが、これは単純な計算で予測される寿命の約 10 分の 1 であり、主星の燃料が尽きて寿命の最終段階に入っていることを示している。

より広い視点から見ると、イー氏と同僚は、潮汐力によって生じた渦巻きが他の太陽系外惑星を死滅させたのではないかと疑問を抱いている。昨年の研究では、ホット ジュピターを宿す恒星は若い傾向にあることがわかった。これは、おそらく古い恒星がすでにその伴惑星を破壊しているためだ。他の研究者は、一部の恒星に豊富に含まれる重元素が、死んだ惑星の最後の安息の地を示すのではないかと推測しているとイー氏は言う。他の近傍軌道の巨大惑星をさらに観測して初めて、科学者はそれらの運命をより深く理解できるだろう。

「これは、ある特定の恒星の周りを回る、ある特定の惑星に過ぎません」とイー氏は言う。「しかし、より多くの例が得られれば、これが奇妙な状況なのか、あるいはほとんどの[ホット ジュピター]がこのような結果になるのかが分かるでしょう。」