なぜ地球サイズの太陽系外惑星がもっと存在しないのか？天文学者たちはそれを解明したと考えている。

天文学者たちは、なぜ特定の大きさの太陽系外惑星がそれほど珍しいように見えるのかという謎を解明したかもしれない。新たな研究で、科学者たちは、ガス惑星が縮小して岩石の核が露出するにつれて、特定の珍しい大きさの惑星が時間の経過とともにより一般的になるという証拠を発見した。

太陽の近くを周回する小型惑星は、通常、大きいサイズか小さいサイズのどちらかに分類されますが、中間のサイズになることはめったにありません。このサイズのギャップ、つまり「半径の谷」は、何千もの太陽系外惑星を発見した後、天文学者が地球の1.5倍から2倍のサイズの惑星（それぞれスーパーアースとサブネプチューンと呼ばれる）の数が驚くほど少ないことを意味しています。天文学者が十分な太陽系外惑星を記録し、特定のサイズが不足していることに気付いたのは、ほんの数年前のことです。私たちの太陽系にも、そのような惑星はありません。私たちの内側の惑星である水星、金星、地球、火星はすべて、スーパーアースサイズ未満です。

しかし、その半径の谷は年齢とともに埋まるようだ、と研究を率いたフラットアイアン研究所計算天体物理学センターの天文学者トレバー・デイビッド氏は言う。

デイビッド氏は、自分のチームが因果関係を証明したわけではないと強調する。古い惑星が本当にその隙間を埋めるために小さくなっているのかどうかは、はっきりとはわからない。しかし、年齢が「惑星の大きさの違いの原因として最も可能性が高い」とデイビッド氏は言う。彼のチームは、惑星が年を取るにつれて小さくなる理由をいくつか探った。

「これは、スーパーアースとサブネプチューンが両方とも「一つの集団として誕生したように見える」ことの「さらなる証拠だ」と、惑星形成を研究しているカリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の惑星科学者で、この研究には関わっていないヒルケ・シュリヒティング氏は言う。彼女は、この研究はサブネプチューンが数十億年かけて大気を失い、スーパーアースになるという説得力のある議論を展開していると語る。

[関連: これら 6 つの太陽系外惑星は、どういうわけか完璧なリズムで恒星の周りを回っている]

研究チームは700個以上の太陽系外惑星のリストを作成し、それらを2つのグループに分けた。1つは古い惑星、もう1つは比較的新しく形成された惑星である。研究チームは、若いグループでは中型惑星がほとんど見られなかったが、古いグループではその傾向がほとんど見られないことを発見した。

太陽系外惑星の大気が縮小する原因は2つ考えられる。1つ目は、若い恒星から発せられる高エネルギー光（紫外線とX線）で、惑星の上層大気から分子を吹き飛ばす可能性がある。2つ目は、惑星の溶融核からの熱で、大気の温度が上昇し、一部の分子が脱出速度に達して宇宙空間に飛び出すのに十分なエネルギーを得るまでになる、とデイビッド氏は言う。

小惑星のような衝突によって大気が失われる可能性もあると彼は言う。しかし、それはデータとあまり一致しない。

惑星形成の多くはまだ謎に包まれている。例えば、岩石惑星が、その4倍の大きさのガス惑星のすぐ隣にあることがあるとデイビッド氏は言う。近くで形成されたので似ていると思われるかもしれないが、そうではない。

原始惑星系円盤と呼ばれる、まだ形成途中の初期の太陽系を観察すると、一部の惑星が巨大な大気を持つようになる理由が部分的に説明できる。円盤内のガスは比較的早く拡散する。「惑星が大気を拡散する前にそれを捕らえるのに十分な質量を蓄積するのは時間との競争です」とデイビッド氏は言う。彼の研究の多くは、太陽系外惑星が最初にどのように形成され、時間の経過とともにどのように進化したかの違いを解明することである。

理論家のシュリヒティング氏は、自身の研究室でコア加熱説の研究を主導してきた。彼女は、今後の研究で、どちらの大気損失方法がより強力か、あるいは両方が重要な要因であるかどうかが判明することを期待しているという。「どちらかが優勢であることを期待しています」と彼女は言う。そうすれば、「この半径の谷を形成する上で、どちらが優勢であるかを解明できるでしょう」。