近くの太陽系外惑星は腐った卵のような臭いがする

宇宙の一部は少し臭いかもしれません。腐った卵のような悪臭が太陽系外惑星 HD 189733 b から漂っているかもしれません。激しい天候で知られるこの近くの太陽系外惑星の大気は主に硫化水素でできており、悪臭を放つ分子です。

この分子の存在は、惑星を構成する化学元素の1つである硫黄が太陽系外の巨大ガス惑星の大気と内部構造にどのような影響を与えるかについての新たな手がかりを提供している。この発見の詳細は、7月8日にネイチャー誌に掲載された研究で述べられている。

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臭い雲とガラスのような雨の可能​​性

HD 189733 bは地球からわずか64光年しか離れていないため、太陽系外で、周回する恒星の前を通過する様子を天文学者が観測できる最も近い「ホット ジュピター」となる。2005年に初めて発見されて以来、太陽系外惑星の大気を研究するための基準惑星となっている。

この恒星との距離は、水星が太陽に近い距離の約 13 倍で、一周するのに地球の 2 日しかかかりません。HD 189733 b は華氏 1,700 度と温暖で、時速 5,000 マイルの風が吹き、横からガラスが吹き付ける激しい天候です。

この新しい研究のデータは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）と、赤外線で分子や化学元素の痕跡を検出できるその機器で取得されました。これにより、天文学者は太陽系外惑星の大気サンプルを地球に持ち帰ることはできないため、太陽系外惑星の大気にどのような化学物質が存在するかを把握することができます。

「硫化水素は、私たちが存在を知らなかった主要な分子です。私たちは、硫化水素が存在するだろうと予測していましたし、木星にあることも知っていますが、太陽系外で実際に検出したことはありませんでした」と、研究の共著者でジョンズ・ホプキンス大学の天体物理学者、グアンウェイ・フー氏は声明で述べた。「この惑星はあまりにも暑いので生命を探しているわけではありませんが、硫化水素の発見は、他の惑星でこの分子を発見し、さまざまなタイプの惑星がどのように形成されるかについての理解を深めるための足がかりとなります。」

太陽系外惑星の始まり

硫黄は、より複雑な分子を作るのに欠かせない要素です。科学者は、惑星がどのように形成され、何からできているかをより深く理解するために、窒素、炭素、リン酸、酸素と同じように硫黄も研究する必要があります。JWST は、太陽系外のガス惑星の硫化水素を追跡し、硫黄を測定するための新しいツールを提供しています。

「さらに100個のホットジュピターを研究し、それらはすべて硫黄で強化されているとしましょう。それは、それらがどのようにして生まれ、私たちの木星と比べてどのように異なる形で形成されたかについて、何を意味するのでしょうか？」とフー氏は語った。

JWST はまた、赤外線波長観測を使用して HD 189733 b にメタンが存在する可能性を否定しました。この新しいデータは、大気中にこの分子が豊富に存在するというこれまでの主張を覆すものでした。

「この惑星は高濃度のメタンが存在するには暑すぎると考えていたが、そうではないことが分かった」とフー氏は語った。

金属と質量

研究チームは赤外線測定も行い、HD 189733 b の重金属濃度が木星と同程度であることを検出した。フー氏によると、天王星や海王星のような小型の巨大氷惑星は、木星や土星のような巨大ガス惑星よりも金属含有量が多いという。金属含有量が多いことから、天王星と海王星は誕生当初、ヘリウムや水素などのガスに比べて氷、岩石、その他の重元素を多く蓄積していた可能性がある。科学者たちは、この相関関係が宇宙の太陽系外惑星にも当てはまるかどうかを調べている。

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「この木星質量の惑星は地球に非常に近く、非常によく研究されてきました。今回、この新しい測定結果により、この惑星の金属濃度が、惑星の組成が質量と半径によってどのように変化するかという研究にとって非常に重要なアンカーポイントとなることが示されました」とフー氏は述べた。「この発見は、最初の核形成後にさらに固体物質を作り、その後重金属で自然に強化されて惑星が形成される仕組みについての理解を裏付けています。」

今後の研究では、研究チームはさらに多くの太陽系外惑星の硫黄を追跡し、その化合物の高レベルがそれらの惑星が親星にどれだけ近い距離で形成されるかにどの程度影響するかを判断する予定である。

「私たちは、このような種類の惑星がどのようにしてそこにたどり着いたのかを知りたいのです。そして、その大気の組成を理解することがその疑問に答える助けとなるでしょう」とフー氏は語った。