この巨大な太陽系外惑星の大気は、輝く熱いチタンと鉄の原子で満ちている。

天文学者は初めて、惑星の空で鉄とチタンの蒸気を検出した。これらの金属は焼けつくような大気の中で電球のフィラメントのように熱く光っている。この発見に使われた戦略は、将来、異星の生命の兆候を探すのに役立つかもしれないと研究者らは付け加えた。

科学者たちは、これまでに発見された中で最も高温の異星惑星 KELT-9b を調査しました。この惑星は、昼間の気温が 4,300 度以上に達し、多くの恒星より​​も高温です。この惑星は、地球から約 650 光年離れた白鳥座にあります。この惑星は、太陽のほぼ 2 倍の高温を持つ若い青い恒星 KELT-9 の周りを回っています。KELT-9b は木星の約 2.8 倍の質量があり、水星が太陽を周回する距離の約 10 倍の距離で恒星を周回しています。

KELT-9b は、恒星と巨大ガス惑星の境界があいまいな、超高温木星と呼ばれる世界に属しています。これらの太陽系外惑星の灼熱は、研究者にその大気の成分を分析する絶好の機会を与えてくれます。化学物質が加熱されると、それぞれが指紋のように識別できる独自のパターンや光のスペクトルを発します。このような木星のような世界が超高温であるという事実は、通常の惑星では通常、光を発するほど高温にならない鉄などの原子や分子が、検出可能なスペクトルを発する可能性があることを意味します。

スイスのジュネーブ大学とベルン大学の太陽系外惑星天文学者イェンス・ホイマーカーズ氏とその同僚らは、KELT-9bから鉄とチタンの光を検出した。2017年7月31日の夜、カナリア諸島ラ・パルマ島にあるイタリアのガリレオ国立望遠鏡を使用して、中性電荷の鉄原子と正電荷の鉄イオンおよびチタンイオンのスペクトルを検出した。その結果は今週、ネイチャー誌に掲載された。

「太陽系外の惑星の大気中に鉄とチタンが確実に検出されたのは初めてだ」と、スイスのベルン大学の理論天体物理学者で研究の共著者ケビン・ヘン氏は語った。

実際、太陽系のどの惑星も大気中に鉄やチタンの蒸気が存在するほど高温ではないため、このような金属ガスが惑星の空で検出されたのは今回が初めてだと、この研究には参加していないハーバード大学の天文学者ローラ・クレイドバーグ氏は述べた。「これらの元素が気体原子の形で存在するには、惑星というよりは恒星の温度に近い、とてつもなく高い温度が必要です」と彼女は述べた。「とてもエキサイティングな結果です！」

KELT-9b の物質は、ほぼ間違いなくその恒星と共通の起源を持つ。「太陽系外惑星の形成に関する私たちの理解から、恒星と太陽系外惑星は共通の塵とガスの円盤から形成されたことがわかります」とヘン氏は言う。「KELT-9b の大気の化学組成を解読することで、その形成の歴史を解明するチャンスが得られるでしょう。」

通常、惑星を構成する原子や分子の大部分は雲や大気圏の奥深くに隠れています。地球を考えてみましょう。地球の中心核から表面まで、惑星を構成する分子のほとんどは大気圏に存在しません。対照的に、KELT-9b は「信じられないほど高温で、すべての原子や分子が大気圏で均一に混ざり合っています」とクライドバーグ氏は言います。「そのため、惑星を構成する原材料を見ることができます。この惑星は、惑星形成の構成要素を研究するための比類のない実験室です。」

ケルト9bは私たちが知っている生命を維持するには高温すぎるが、ケルト9bの大気中の鉄とチタンを検出するために使用された戦略は、「将来、まだ発見されていない太陽系外惑星で、酸素や有機分子など生物学にとって興味深い分子を検出するために使用できるのとまったく同じ技術です」とヘン氏は述べた。「高温の太陽系外惑星は、私たちが技術を磨き、今後10年間に出現する刺激的なターゲットに備えるための訓練の場であると言えます。」