JWSTは居住可能な可能性のある太陽系外惑星TRAPPIST-1 bの空をスキャンした

地球から約 40 光年離れたところに、太陽よりはるかに低温で小さい恒星を周回する 7 つの地球サイズの惑星のシステム、TRAPPIST-1 と呼ばれる太陽系外惑星システムがあります。2016 年にこれらの太陽系外惑星が発見されたとき、天文学者は、これらの惑星が将来人類を支えることができるようになると推測しました。これらの惑星のうち 3 つは、生命にとって「ちょうど良い」条件が整っている可能性がある恒星のハビタブル ゾーン (「ゴルディロックス ゾーン」とも呼ばれる) にあります。現在、ジェイムズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) を使用する天文学者は、潜在的に居住可能な惑星の 1 つである大気の理解において重要な進歩を遂げています。

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JWST の観測では、水素などの元素を検出できず、澄んだ拡張大気が存在する可能性は排除された。望遠鏡による新たな検出では、このシステムの中心にある恒星の干渉も排除され、天文学者が恒星の汚染と呼ぶものを回避した。この発見の詳細は、9 月 22 日のThe Astrophysical Journal Letters 誌に掲載された研究で述べられている。

この新しい研究は、特にこの系の中心星に最も近い太陽系外惑星 TRAPPIST-1 b の性質に光を当てている。米国とカナダの機関のチームは、JWST の NIRISS 装置を使用して、惑星が主星の前を通過する 2 回の通過時に TRAPPIST-1 b を観測した。

研究チームは、透過分光法と呼ばれる技術を使って、遠く離れた世界をさらに深く観察した。彼らは太陽系外惑星の大気中に見つかった分子や原子が残した独特の痕跡を観測した。 「これらはJWSTによって得られたTRAPPIST-1惑星の初めての分光観測であり、私たちはこれを何年も待ち望んでいました」と研究の共著者でモントリオール大学博士課程の学生オリビア・リムは声明で述べた。

過去には、太陽系の中心にある恒星が、はるか遠くの大気の理解を妨げていたかもしれない。それは、これらの恒星が「ゴースト信号」を作り出し、観測者に太陽系外惑星の大気にある特定の分子を見ていると思わせるからである。この現象、恒星汚染は、恒星自身の特徴が太陽系外惑星の大気の測定に及ぼす影響である。太陽の暗黒点と明白斑、つまり表面の明るい点は、望遠鏡が検出する化学的な指紋を歪める可能性がある。

「恒星の黒点や白斑による汚染に加え、我々は恒星フレアを観測した。これは、恒星が数分間または数時間にわたって明るく見える予測不可能な現象である」とリム氏は述べた。「このフレアは、惑星によって遮られた光量の測定に影響を与えた。このような恒星活動の兆候をモデル化することは難しいが、データを正しく解釈するためには、それらを考慮する必要がある。」

研究チームはまた、観測結果を利用して TRAPPIST-1 b のさまざまな大気モデルを調査しました。彼らは雲のない水素を豊富に含む大気の存在を否定しました。これは、TRAPPIST-1 b の周囲に澄んだ広い大気がない可能性が高いことを意味します。しかし、データでは、純粋な水、二酸化炭素、またはメタンでできた薄い大気が存在する可能性を確実に否定することはできませんでした。

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研究チームによると、この結果は、すべての太陽系外惑星系の今後の観測を計画する際に恒星の汚染を考慮することの重要性を強調している。この考慮は特に TRAPPIST-1 のような系に当てはまる。なぜなら、この系は赤色矮星を中心としており、頻繁にフレア現象や暗点が発生するなど、特に活発な活動状態にあるからである。

この太陽系外惑星の周囲にどのような大気があるのか​​、またそれが人間の生命を維持できるのかどうかを正確に判断するには、さらなる観測が必要となる。「これは、このユニークな惑星系に関する今後実施され分析される多くの観測のほんの一部に過ぎません」と、研究の共著者でモントリオール大学の天文学者ルネ・ドヨンは声明で述べた。「これらの最初の観測は、岩石惑星の周囲の薄い大気を調査するNIRISSとJWSTの威力を浮き彫りにしています。」