奇妙な軌道の巨大惑星、観測チャンス限定的に

東京大学を含む国際研究チームが、極めて高温の恒星の周りを異常に短い周期で公転する巨大ガス惑星「TOI-1355 b」を発見した。この惑星は楕円軌道という特異な軌道形状を持つが、その観測可能な期間は2033年頃までと限定的になると予測されており、限られた時間の中での集中的な研究が急務となっている。

この発見の背景には、系外惑星探索の現在の状況がある。従来、惑星探索は太陽程度以下の質量を持つ恒星の周りに集中してきた。その理由は単なる研究関心ではなく、観測技術の限界に由来している。太陽より表面温度が大きく高い恒星（この場合8,400℃で太陽の5,500℃と比べ）の周りでの惑星発見は、これまで進展が遅れていたのだ。研究チームは、NASAの衛星観測機「TESS」のデータから恒星TOI-1355の周期的な減光を検出し、そこから惑星の存在と正確な軌道特性を導き出した。高温恒星の周りでの惑星の多様性を明らかにするため、従来の観測対象外にある恒星系に目を向けた結果がこの発見である。

TOI-1355 bの最大の特徴は、その楕円軌道にある。通常、木星のような大きな惑星が恒星に近い軌道を取る「ホットジュピター」は、ほぼ円形に近い軌道を保つ。しかし、TOI-1355 bの楕円軌道は他の巨大惑星との重力相互作用を強く示唆する。惑星系の形成直後、複数の惑星が互いに重力を及ぼし合うことで軌道が大きく変わる「惑星遷移」が起きたと考えられている。その後、親星の潮汐力によって楕円軌道が徐々に円形化していく過程が予測されており、この変化を観測することで、惑星系がどのように進化するかを直接理解できる可能性がある。このように、この惑星の存在は惑星形成理論の検証に重要な役割を果たす。

しかし、この観測機会は時間的に極めて限定されている。惑星の楕円軌道が継続的に変化するため、現在のトランジット（惑星が恒星の前を通過する現象）を通じた観測方法は2033年までに不可能になると予測されている。この期限が研究に強い緊迫性をもたらしており、チームは軌道傾斜の詳細測定と、NASAの次世代宇宙望遠鏡ジェイムズウェッブによる観測の実現を急いでいる。基礎研究の成果といえども、観測の時間窓が限定されれば、その学術的価値を最大化するには戦略的な時間投資が欠かせない。

この発見が日本の製造業、特に部品・装置メーカーに与える影響は直接的ではないが、長期的には重要な意味を持つ。系外惑星の観測技術の進化そのものが産業需要に波及する仕組みが存在するからだ。TESSのような衛星観測機や膨大な観測データを処理するシステム、さらには次世代宇宙望遠鏡の光学・分光機器には、精密加工、光学部品、センサー、高度なデータ処理システムなど、日本の製造業が供給する多くの要素技術が組み込まれている。基礎研究としての惑星発見の成果は、こうした観測機器の性能要求を段階的に高度化させ、結果として部品・装置メーカーの技術革新を促す。限定された観測の時間窓の中でより高い精度が求められるほど、その期間に必要とされる部品・機器の技術仕様もより厳しくなる。こうした連鎖を通じて、基礎科学の最前線は日本の製造業に対して、中長期的かつ継続的な技術革新の動機づけをもたらすのである。

※ 内容の紹介はここまでです。続きは元記事をご覧ください。