791-18dが発見された。791-18dでは木星の衛星イオのような活発な火山活動が想定される。791-18dはハビタブルゾーン(生命居住可能領域)の内側境界付近にあり、大気を保持する可能性があるため、生命誕生の起源を探る研究にとって興味深い惑星として注目される。791-18dを新たに発見しました(図1)。この惑星dは、外側の隣接する軌道を公転する大きくて重い惑星cからの引力を受けて軌道が楕円形になっており、木星の衛星イオのように火山に覆われている可能性があります。この惑星は今後の惑星大気の観測が期待され、地殻活動が惑星大気にどのような影響を及ぼすかについて重要な発見をもたらす可能性があります。Satellite:注2)、NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡(注3)、東京大学とアストロバイオロジーセンターの研究者が開発した多色同時撮像カメラMuSCAT、MuSCAT2(図2、3)を含めた多数の地上望遠鏡が連携した観測によって実現しました。本研究成果は、2023年5月17日(英国夏時間)に英国科学誌「Nature」に掲載されました。791-18惑星系の3つの惑星軌道のイメージ。今回新しく発見された惑星dは、既に発見されていた内側の軌道を公転する惑星bと、外側の軌道を公転する惑星cの間の軌道を公転しています。図中の惑星のシンボルの大きさと軌道の円の大きさは、観測された惑星の大きさと公転距離の比を反映しています。cm望遠鏡に取り付けられた多色同時撮像カメラMuSCAT。今回の観測に用いられた多色同時撮像カメラMuSCATです。可視光の3色での同時撮像観測が行えます。cm望遠鏡に搭載されています。mカルロス・サンチェス望遠鏡のドーム。今回の観測に用いられたMuSCAT2が搭載されたテイデ観測所(テネリフェ、スペイン)のドームです。791-18は、太陽系からおよそ90光年離れたコップ座の方向にあります。この恒星の周りにはこれまで、トランジット惑星探索衛星TESSによる観測から惑星bとcが見つかっていました。惑星bは地球の約1.2倍の半径で公転周期は約0.94日、惑星cは地球の約2.5倍の半径で公転周期は約4.99日の惑星です。791-18dのトランジットは、127時間におよぶスピッツァー宇宙望遠鏡の連続観測によって発見されました。この惑星dは、惑星bとcの間の軌道に位置しており(図1)、恒星の周りを公転周期2.75日で公転しています。半径はおよそ1.03地球半径と推定され、半径は地球ととてもよく似ています。Program)に参加している多数のチームが地上望遠鏡を用いて惑星cとdのトランジット観測を行いました。791-18の周りを公転するたびに、惑星dとcは接近するタイミングが訪れます。この時お互いの引力が影響を及ぼし合うため、トランジット時刻が一定の公転周期からずれます。このトランジット時刻のずれを調べることで、引力を及ぼしている惑星の質量を推定することができます。MuSCATチームをはじめ、多数の地上望遠鏡による観測を繰り返すことで毎回のトランジット時刻を測定し、惑星dの質量が地球と同程度、惑星cの質量が地球の9倍程度であることを明らかにしました。惑星cから及ぼされる引力は、惑星dの公転軌道をわずかに楕円形に変形させています。この楕円形の軌道を公転する中で、惑星dには恒星からの潮汐力(注5)が働き、わずかに変形します。この変形が惑星内部の摩擦を生み、惑星を加熱し、惑星表面で活発な火山活動を起こしている可能性があります。これは、太陽系で最も活発な火山活動を示す木星の衛星イオの加熱メカニズムと同じです。791-18dはハビタブルゾーンの内側境界付近に位置している惑星で、恒星からの潮汐力により自転周期と公転周期が一致しており、恒星に常に同じ面を向けていると考えられます。恒星からの光を受けている惑星の「昼側」の面は液体の水が存在するには高温すぎる可能性が高いですが、火山活動が起こっていれば惑星に大気が存在し、「夜側」の面では大気中で水蒸気が凝集し液体の水が存在している可能性があります。惑星cについては、昨年から観測を始めた最新の宇宙望遠鏡であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(注6)による惑星大気の観測が予定されています。加えて、今回発見された惑星dも重要な惑星大気観測のターゲットになり得ると研究チームは考えています。惑星の活発な火山活動は、本来惑星の地殻内部に閉じ込められてしまう物質を大気中に送り込む役割を果たしているかもしれません。いった物質の中には、生命にとって重要である炭素なども含まれます。この惑星の大気組成の検出が実現できれば、惑星の地殻活動が惑星大気に及ぼす影響を深く調べることが可能になるでしょう。アストロバイオロジーセンタープロジェクト(課題番号AB031010)の支援を受けて実施されました。表面温度がおよそ摂氏3,500度以下の恒星を赤色矮星と呼びます。宇宙に存在している恒星の約8割は赤色矮星で、太陽系の近傍にある恒星の多くも赤色矮星です。太陽よりも小さく、表面温度も低いことから、惑星表面に液体の水を保持しうる領域であるハビタブルゾーンが太陽の場合よりも短周期となります。(注2)トランジット惑星探索衛星TESS系外惑星がその恒星の手前を横切る時、恒星の明るさがわずかに暗くなります。この現象をトランジットと呼び、トランジットを観測することで系外惑星を発見し、その惑星の周期や大きさなどを調べることができます。TESSはトランジットによって系外惑星を探すNASAの衛星計画です。TESSは2018年4月18日に打ち上げられ、2年間でほぼ全天のトランジット惑星を探索するという計画を実施してきました。現在は第2期延長計画が実施されており、少なくとも2025年まで観測が続けられる予定です。これまでの5年間で、6,000個を超えるトランジット惑星候補を発見しています。(注3)スピッツァー宇宙望遠鏡NASAが2003年に打ち上げた宇宙望遠鏡で、2020年に退役しました。高精度な赤外線の観測が可能で、系外惑星の観測においても大きく活躍しました。m望遠鏡用に開発した、3つもしくは4つの波長帯で同時にトランジットを観測できる多色同時撮像カメラMuSCATシリーズ(装置名称はそれぞれMuSCAT、MuSCAT2、MuSCAT3)を用いた研究チーム。exoplanetsの略で、岡山県の名産にちなんでいます。大きさを持った天体Aが別の天体Bからの重力を受けるとき、天体Aに生じる形状を変化させるような力のこと。地球では月の影響によって海の満ち引き(形状の変化)が生じています。木星の衛星イオでは、潮汐力によって生じる衛星内部の摩擦によって内部が加熱され、活発な火山活動が起こっています。mの口径を持つ宇宙望遠鏡。WordPressスタッフ用内部ページ。