とてつもなく熱い巨大ガス惑星が死にゆく太陽に飲み込まれようとしている

過去数十年にわたり、天文学者は他の恒星の周囲に何千もの太陽系外惑星を発見してきました。それらの世界の多くは、私たちの太陽系の惑星とはまったく似ていません。太陽系外惑星の興味深いタイプの 1 つに、ホット ジュピターがあります。これは、私たちの太陽系木星と大きさが似ていますが、私たちの近くのガス巨星とは異なり、母星に非常に近い位置にあります。

日本の天文学者チームは最近、2001年に始まった長期にわたる岡山惑星探索プログラムの一環として、HD 167768として知られる恒星の周囲に、これまでで最も高温の木星の1つを発見した。状況をさらに奇妙にしているのは、この惑星が老いて死につつある恒星の周囲にあることだ。誰も惑星が生き残るとは予想していなかった場所だ。

東京工業大学の天文学者で今回の発見の主著者である滕環宇氏は、この惑星を「比較的幸運な発見」であり「珍しいケース」だと考えている。

HD 167768 bと名付けられたこの新しい惑星は、親星に非常に近いため、1年の長さは地球の20日しかない。ホットジュピターは1年が地球の10日よりも短いと定義されているため、この惑星は技術的には温かい木星と見なされている。しかし、HD 167768 bはなんと3,000°Fで、ジェットエンジンの温度とほぼ同じであり、他のほぼすべての既知のホットジュピターよりも高温であると研究著者らは述べている。

このホット ジュピターが太陽の周りを一周するのに通常より少し時間がかかりますが、この恒星は膨張し、その燃える表面から惑星までの距離が短くなっています。ほとんどのホット ジュピターが M&M サイズの恒星を周回しているとすれば、HD 167768 b の恒星はゴルフ ボールくらいの大きさです。このガス惑星と太陽の距離は恒星の直径の 1.5 倍です。ちなみに、地球の軌道には太陽の長さのほぼ 108 倍が収まることになります。

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テン氏と共著者らは、この発見を2022年11月にプレプリント論文として発表した。これは、科学者がジャーナルへの掲載に必要な専門家の審査を受ける前に研究成果を共有する方法だ。今回のホット・ジュピター研究は、日本天文学会の出版物に受理された。

天文学者たちはこれまで、恒星の老化プロセスがHD 167768 bのような「軌道が近い太陽系外惑星にとって致命的」であると考えていたと、カンザス大学の天文学者ジョナサン・ブランデ氏は言う。ブランデ氏は今回の報告書には関わっていない。恒星は核融合を維持する燃料を使い果たすと膨らみ、外層が拡大して、最も近くにある惑星を飲み込むことが多いと天文学者たちは考えている。太陽系の寿命の終わりに何が起こるのか、恒星が死ぬときに惑星が生き残るのか、それとも変化するのかなど、未解決の疑問がまだたくさんある。

「進化した巨大星の周囲には数十の惑星が発見されているが、これらの惑星のほぼすべてが主星から遠く離れている」とNASA太陽系外惑星科学研究所の研究科学者オーロラ・ケセリ氏は言う。「HD 167768 bは、主星が巨大になったときに惑星に何が起こるのかという疑問のいくつかに答えるのに役立つ」

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HD 167768 b には他にも不思議な点がある。それは、惑星が存在するには銀河の中で奇妙な場所にあるということだ。私たちの天の川銀河は、ふわふわのパンケーキにクレープを挟んだような形をしており、クレープは薄い円盤、パンケーキは厚い円盤と呼ばれている。厚い円盤の中の星はずっと古い傾向があり、惑星が成長するには環境としてあまり適していないと考えられている。私たちは薄い円盤の中にいるが、HD 167768 b はより厚い円盤の中に発見された。

この不思議な世界は、それが孤独ではないという兆候も示している。HD 167768 bは、定評のある視線速度法によって発見された。この方法では、天文学者は恒星の動きを測定して隠れた惑星を推測する。研究チームは、データの中にさらに2つの惑星の可能性のある信号を発見した。これは、恒星から少し離れたところに周回する近隣の惑星の存在を示唆するもので、それらの惑星の周期は地球日で41日と95日である。これらの近隣の惑星が実在するかどうかを調べるには、天文学者はトランジット系外惑星サーベイ衛星（TESS）などを使って、この系を詳しく調べる必要がある。この新しい惑星をさらに観測することで、天文学者は、分析すべきこの優れた標本を手に入れた今、古い惑星に関する疑問をさらに深く掘り下げることができるようになる。

しかし、HD 167768 b をいつまでも観察できるわけではない。テン氏と共同研究者の計算によると、この惑星はあと 1 億 5000 万年しか存在しない。これは宇宙の時間スケールからするとほんの一瞬のことである。(一方、地球は少なくともあと 50 億年は存在するはずである。) これは、存在の終わりに非常に近い惑星を観察できる刺激的な機会である。

「宇宙的に、これがこの惑星を研究できる最後の機会です」とブランデ氏は言う。「主星は膨張し続けているので、最終的にはこの惑星を完全に食べてしまうでしょう。」