近傍の岩石惑星、大気からヘリウムを補給している可能性、研究で判明

近傍の岩石系地球型惑星LHS 1140bが、大気を保持している可能性が明らかになった。フロリダ大学の研究チームがScience誌に発表した新研究で、この惑星からヘリウムが逃げている兆候が観測されたが、その存在自体が大気の存在を示唆している。LHS 1140bは約40光年離れた低質量星の周りを公転する岩石系の地球型惑星であり、ハビタブルゾーン内に位置している。

2016年に発見されたこの惑星は、他の同様の惑星とは異なり、依然として大気を保有し続けている可能性がある稀有な天体として大きな注目を集めている。 LHS 1140bは2016年にフロリダ大学のジェイソン・ディットマン助教授によって発見された。当時、ディットマン氏は地上観測で惑星が恒星の前を通過する際に光が一時的に暗くなる現象を検出するため、機械学習アルゴリズムを訓練し、地球の大気や雲による影響を区別する方法を開発した。

この革新的な手法により、限られた観測機会の中でLHS 1140bを特定することに成功した。惑星の軌道の性質から、この天体は年に数回しか観測できず、ディットマン氏は観測機会を最大限に活用する必要があった。同時期に、ホスト星のX線データを取得したことが、この後の研究で極めて重要な役割を果たすことになった。

一般的に、この十年ほどの間に発見された他の岩石系惑星は時間とともに大気を失っているため、LHS 1140bの年齢と他の同型惑星の現状を考えると、大気を保持していることは当初想定外であった。 LHS 1140bがヘリウムを保持し続けている理由は、ホスト星からのX線放射にある。チリのラス・カンパナス天文台のマゼラン・クレイ望遠鏡による観測でこの惑星からヘリウムが逃げていることが検出されたが、ディットマン氏が事前に取得していたホスト星からのX線エネルギーデータが、計算されたヘリウム損失速度と一致した。

つまり、X線データによって、この惑星が新たにヘリウムを補充していることが実証されたのである。そうでなければ、惑星の年齢から考えてヘリウムはすでに完全に枯渇していたはずであった。X線放射によるヘリウムの損失と補充のバランスが、惑星の大気の動態を支配していると考えられる。

今後、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡とハッブル宇宙望遠鏡の共同プログラムである「Rocky Worlds Director's Discretionary Time Program」がLHS 1140bを対象に観測を進め、水やニ酸化炭素などのその他の大気成分を検出することで、大気の実在が確認される見込みである。研究チームは今後4〜5年以内に、より詳細な観測データに基づいて、安定した大気が存在するのか、あるいは時折ガスを放出する岩肌の惑星なのかを最終的に判定することを目指している。

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