新たに発見された太陽系外惑星の軌道は「キュウリ」のようだ

太陽系の巨大ガス惑星、木星と土星、そしてそのいとこである氷の巨大惑星である天王星と海王星は、太陽から遠く離れた軌道を回っています。しかし、太陽系の外で発見された巨大惑星の中には、そうではないものもあります。それらの多くは、主星に非常に近く、太陽と水星の距離よりも近いのです。これらの近距離にある巨大惑星は、しばしば「ホット ジュピター」と呼ばれ、7 月 17 日にNature誌に掲載された新しい論文は、それらの形成過程にいくらかの光を当ててくれるでしょう。

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この研究では、新たに発見された太陽系外惑星TIC 241249530について説明しています。研究チームは、トランジット系外惑星サーベイ衛星（TESS）のデータでその存在を確認し、いくつかの望遠鏡やその他の機器でその特性を調査しました。彼らは、この惑星は木星の約5倍の質量があり、「太陽よりもわずかに高温で、大きく、質量が大きい」恒星を周回していると結論付けました。しかし、TIC 241249530がその恒星を周回する方法は、特に注目に値します。この惑星の軌道は極めて偏心しており、高度に楕円形です。実際、その軌道は太陽系外惑星でこれまでに観測された中で最も偏心が大きいものであり、研究チームによると、241249530の軌道は「円というよりキュウリに近い」とのことです。この惑星の軌道は「逆方向」であるという事実によってさらに奇妙になっています。TIC 241249530 は、その恒星の自転と反対方向に移動します。

TIC 241249530 の軌道は、その極端な性質が注目に値するだけでなく、ホット ジュピターがどのように形成され、親星に非常に近づくことになるのかに関する理論の証拠も提供します。その理論は、惑星が主星から比較的離れた場所で合体し、時間の経過とともに内側に移動し、離心率の高い軌道に入り、親星に非常に近づくことを示唆しています。各通過が近点 (惑星が主星に最も近づく点) に到達すると、潮汐力によって惑星の軌道からエネルギーが奪われ、最終的にその軌道が主星に近い非常に狭い円で安定します。

どうやら、TIC 241249530 で起きているのはまさにこれと同じことのようで、天文学者らにその過程を観察する機会を与えている。「この太陽系外惑星は、移動過程のスナップショットのようなものだ。このような惑星を見つけるのは難しく、ホット ジュピターの形成のストーリーを解明するのに役立つことを期待している」と、研究の共著者で NOIRLab のポスドク研究員であるアルビンド グプタ氏は声明で述べた。

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このような惑星が観測されることはめったにありませんが、TIC 241249530 に似た太陽系外惑星が少なくとも 1 つ、2001 年の論文で初めて説明された HD 80606b が観測されています。HD 80606b も巨大な惑星で、木星の 4 倍を超える質量があり、TIC 241249530 が発見されるまで太陽系外惑星の軌道離心率の記録を保持していました。注目すべきことに、HD 80606b と TIC 241249530 はどちらも、内向き移動理論によって予測された軌道をたどっているようです。したがって、この新しい発見は、その理論を支持するさらなる証拠を示しています。

しかし、TIC 241249530 はホット ジュピターに関する豊富な新情報も提供してくれると期待されています。科学者は、太陽系外惑星が親星を通過する、つまり私たちの視点から見て恒星の前を通過するときに観測することで、太陽系外惑星に関する大量のデータを得ることができます。TIC 241249530 は、通過のわずか 6 時間前に近点 (親星に最も近づく点) に到達します。論文で述べられているように、これは「[惑星の] 大気が急速で極端な加熱にどのように反応するかを観察するユニークな機会」であり、この機会を利用して、これらの巨大惑星が恒星に極めて近い軌道を回るようになる異様なプロセスを直接観察できるようになることが期待されます。