凍ったスーパーアースはわずか6光年の距離にある

11 月 8 日現在、人類は 3,837 個の太陽系外惑星の存在を確認している。この 10 年以前はその数が 500 個未満だったことを考えると、これは非常に驚くべき偉業である。残念ながら、そのほとんどは数百光年、あるいは数千光年も離れたところにあり、近いうちにこれらの世界を直接研究できる可能性は極めて低い。しかし、ほんの一握りは地球から少し近いところにある。その中には、地球からわずか 6 光年離れた凍ったスーパーアースがあり、これは最近、地球の近くにある太陽系外惑星を追跡および特定する新しい技術によって発見された。

水曜日にネイチャー誌に掲載された論文で、国際天文学者チームがバーナード星を周回する新しい太陽系外惑星を発見したと報告している。バーナード星は地球に2番目に近い恒星系（アルファケンタウリの三重星系に次ぐ）で、長い間惑星を持たないと考えられてきた。バーナード星b（またはGJ 699 b）と名付けられたこの惑星は、地球の3.2倍もの質量があり、恒星の周りを233日周期で公転している。

また、この惑星は主星から遠く離れており、意味のある光線を集めるチャンスもほとんどない、極寒の地獄のような場所でもある。論文の著者らは、平均気温が信じられないほど華氏マイナス238度に達すると推測している。これは、地球上でこれまでに記録された最も寒い気温よりも100度以上も低い。

「この惑星が居住可能だと言い切るのは無理があると思う」とワシントンDCのカーネギー研究所の研究員で、この論文の共著者でもあるジョアンナ・テスケ氏は言う。「表面に液体の水が存在するには寒すぎる。これが基本的に居住可能領域の定義だ」。居住可能領域とは恒星の周りを周回する領域で、温度が液体の水が存在できるほど適度な温度だ。液体の水は一般に、生命の進化、少なくとも私たちが知る生命の進化において重要な要素だと考えられている。

それは少々残念なことだが、バーナードの星bの発見の重要性は、何年もかけて達成されてきたことに変わりはない。

「2015年以前にもデータに信号のヒントがあり、その時点で信号を確認するためにさらに集中的な観測キャンペーンが開始されました」とテスケ氏は言う。これらの信号が何から来ているのかを最終的に解明するための大きな推進力となったのは、プロキシマbの発見である。プロキシマbは地球に最も近い太陽系外惑星であり、近年その可能性は低くなっているが、実際には生命が居住できる可能性がある。「ケプラー計画の結果に基づいて、多くの恒星におそらく小さな惑星があると考えられる。では、最も近い恒星を見てみたらどうだろう？」

カーネギー研究所のもう一人の研究者で、この調査に携わったポール・バトラー氏は、バーナード星を惑星探索の「巨大な白鯨」と呼んでいる。「過去 100 年間の大半、天文学者が太陽系外惑星を探す唯一の方法は、天文測量法でした」。この方法では、研究者は主星が背景の星に対して空の平面で揺れるのを観測する。今回の新しい研究は、天文測量法の限界を超え、太陽系外惑星探索者が今後、地球に似た惑星をさらに発見する方法を垣間見せてくれる。

バーナード星bの調査は、惑星の長い公転周期（恒星の遷移に基づく研究を困難にする）と、天体の信号の振幅が小さいことなど、いくつかの課題によって妨げられた。チームは信号を分離して研究するために大量のデータを集める必要があり、最終的には7つの異なる機器で収集された20年以上のデータを調べることになった。全体として、これは太陽系外惑星の発見に使用されたデータセットとしては史上最大規模であり、チームがバーナード星bが惑星であると99％以上確信している理由の1つである。「この研究の本当に印象的な部分は、データの量と高品質です」とテスケは言う。

彼らは、視線速度法と呼ばれる手法を使ってバーナード星bを発見した。視線速度法は、恒星と惑星が公転する際に両者の間に働く重力によって生じる揺れを検出し、分析する。この手法はこれまでにも何百もの太陽系外惑星を発見するために何度も使われてきたが、これほど小さく恒星から遠く離れた惑星を発見するために使われたのは初めてだ。

惑星そのものについてはどうだろうか？残念ながら、バーナード星bについては、それが存在するという事実以外、まだほとんどわかっていない。「バーナード星bに大気があるかどうか、またその平均的な組成さえもわかっていません」とテスケ氏は言う。また、主星からの距離を考えると、生命、少なくとも私たちが知っている生命が存在する可能性は低い。

それでも、この謎は双方向に作用し、地球外生命体の存在にほんの少しの希望を抱く理由になるかもしれない。「表面が少し暖かく、メタンのような分子が液体の形で存在する可能性はある」とテスケ氏は言う。「また、太陽系には厚い氷の層に覆われているが、その下には液体の海がある衛星があることがわかっている」とエウロパやエンケラドゥスなどがその例だ。バーナード星自体は古い赤色矮星であまり活動的ではないため、近くの惑星を恒星からの過剰な放射で浸水させる心配はあまりないだろう。また、スーパーアースではあるが、生命を維持できると考えられる惑星質量の範囲内にある。あくまでも推測の域を出ないが、バーナード星bに生命が存在する可能性が完全になくなったわけではない。

テスケ、バトラー、その他の研究者たちはバーナード星bの研究を続ける予定で、特にこの新しい太陽系外惑星を、NASAが近々打ち上げるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のような次世代機器のテストのターゲットとして利用することに関心がある。この機器は、大気が存在するかどうかを実際に評価できる可能性がある。「こうしたタイプの観測は何年も先の話です」とテスケは言う。「しかし、個人的には、私はまだ『キャリア初期』の天文学者です。私は辛抱強く待つことができます。」