画期的な発見：ハビタブルゾーンに位置するスーパーアース
中国科学院雲南天文台が主導する国際研究チームは、ケプラー725cと名付けられた注目すべき系外惑星の発見を発表した。この惑星は地球の約10倍の質量を持ち、太陽に似た恒星の周囲を公転している。いわゆる「ハビタブルゾーン」、つまり液体の水が存在できる環境が整う可能性のある、恒星の周辺領域に位置する。2024年6月3日付のNature Astronomyに掲載されたこの発見は、生命を育む可能性のある世界を探す取り組みにおける重要な節目となる。 ケプラー725cは地球から約2,472光年離れた位置にあり、主星の周囲を207.5日で一周する。主星のケプラー725はG型主系列星で、太陽に似ているが、より若く、磁気活動が活発だ。この惑星が受ける恒星放射は地球の約1.4倍で、公転軌道の関係から、1年のうち一部の期間はハビタブルゾーンに入る。そのため、気候や居住可能性をめぐる興味深い疑問が生じている。ケプラー725cはどのように発見されたのか
系外惑星の発見には主に2つの手法が用いられる。惑星が恒星の前を通過するときに起きる恒星の明るさの低下を検出するトランジット法と、周囲を公転する惑星の重力によって恒星がわずかに揺れる様子を測定する視線速度法だ。しかし、これらの手法では公転周期の短い大型惑星が見つかりやすく、太陽に似た恒星の周囲を遠く長い周期で公転する地球型惑星の発見は難しい。 ケプラー725cは、トランジット時刻変動（TTV）法と呼ばれる、より高度な手法で発見された。天文学者たちは惑星そのものを直接探すのではなく、同じ系にある別の惑星、具体的にはガス惑星のケプラー725bが恒星の前を通過する時刻に生じるわずかな変化を観測した。ケプラー725cの重力の影響により、ケプラー725bのトランジットは予測より少し早く、あるいは遅く起きる。研究チームはこの時刻の変動を詳しく分析し、隠れたスーパーアースの存在や質量、公転軌道を推定することができた。「誰かがひそかに時計の針を動かしたかどうかを見極めるために、時計の進み方を観察するようなものです」と、筆頭著者のSun Leilei氏は説明した。太陽に似た恒星のハビタブルゾーンにあるスーパーアースの発見にTTV法が用いられたのは今回が初めてで、従来の手法では見逃される可能性のある惑星を発見できる力が示された。
広告
ケプラー725cの何が特別なのか
スーパーアースとは、地球より大きく海王星より小さい惑星で、私たちの銀河系で特に多く見られる種類の惑星の一つだ。しかし、ハビタブルゾーンにあることが知られているスーパーアースの大半は、太陽より小さく低温の赤色矮星の周囲を公転している。赤色矮星ではトランジットや視線速度の信号が強く、惑星を検出しやすい。太陽に似た恒星のハビタブルゾーンでスーパーアースが見つかるのは、はるかにまれであり、生命探査にとって重要な意味を持つ。こうした恒星は、私たちの太陽系により近い存在だからだ。 ケプラー725cの公転軌道はかなり楕円形で、1年のうちハビタブルゾーンに入るのは一部の期間に限られる。このため、惑星の大気や表面の状態によっては、気候が大きく変動する可能性がある。質量からは岩石惑星である可能性が考えられるが、大気を直接観測できない限り、岩石主体なのか、水に富むのか、ガスに覆われているのか、その実態は分からないと科学者たちは注意を促している。 有望な位置にあるとはいえ、ケプラー725cは非常に遠く、地球から太陽までの距離の約1億6,000万倍も離れている。そのため直接観測は難しく、現在のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などでも大気を調べることはできない。私たちの視点から見ると、この惑星は主星の前を通過しないためだ。広告
TTV法はなぜ画期的なのか
TTV法は、恒星の前を通過しない惑星や、他の手法では小さすぎたり遠すぎたりして検出できない惑星の発見に、新たな可能性を開く。見えない惑星が近くの惑星に及ぼす重力の影響を観測することで、天文学者は、通常なら見過ごされる惑星系に潜む世界を見つけ出せる。 この手法は、欧州宇宙機関（ESA）のPLATOミッションや中国の「Earth 2.0」計画など、今後の宇宙ミッションで重要な役割を果たすと期待されている。これらのミッションは、太陽に似た恒星の周囲にある地球型惑星をさらに多く見つけることを目指しており、TTV法によって、研究可能な居住可能性のある世界の数が大幅に増える可能性がある。「今回の発見は、太陽に似た恒星のハビタブルゾーンにある低質量惑星を検出するうえで、TTV法が持つ可能性を示しています」とSun Leilei氏は述べた。国際研究チームには中国、ドイツ、英国の科学者が参加しており、人類が古くから抱いてきた問い、すなわち「宇宙にいるのは私たちだけなのか」に答えようとする世界的な取り組みを反映している。
広告
今後の課題
ケプラー725cの発見は大きな前進だが、分かっていないことはまだ多い。科学者たちは、今後の望遠鏡やミッションによってこうした惑星の大気を直接観測し、水や酸素、その他の生命の兆候を探せるようになることを期待している。現時点でケプラー725cは、宇宙で地球に似た惑星を探すなかで、期待を抱かせる手がかりとなっている。 技術が進歩し、TTV法のような新たな検出手法が広く使われるようになれば、真に地球に似た惑星、さらには生命を発見できる可能性も高まっていく。広告
要約
- ケプラー725cは地球の約10倍の質量を持つスーパーアースで、太陽に似た恒星のハビタブルゾーンを公転している。
- この惑星は、近くの惑星に及ぼす重力の影響から隠れた惑星を検出する、トランジット時刻変動（TTV）法で発見された。
- 太陽に似た恒星のハビタブルゾーンにあるスーパーアースをTTV法で発見したのは今回が初めてで、系外惑星探査における画期的な成果となった。
- ケプラー725cは1年のうち一部の期間にハビタブルゾーンに入る軌道を持ち、気候や生命が存在する可能性をめぐる疑問を投げかけている。
- この発見は、太陽系外に地球型惑星を探すうえで、国際協力と新たな検出手法の力が高まっていることを示している。
