天文学者、ハビタブルゾーンの地球型岩石惑星で初の大気を発見

太陽系外の岩石惑星で初めて大気が直接検出された。地球から48光年離れたLHS 1140 bという惑星で、ヘリウムを含む大気が確認されたのである。この発見の何よりも重要な点は、この惑星が「ハビタブルゾーン」に位置していることだ。

ハビタブルゾーンとは、恒星からの距離が液体の水が惑星表面に存在できるちょうどよい範囲であり、生命の存在可能性を探す天文学の世界で最も注目される領域である。太陽系外惑星の発見から30年以上が経過し、これまで6000個以上の太陽系外惑星が発見されているが、ハビタブルゾーン内の岩石惑星で大気が確認されたのは今回が初めてである。この大気の直接検出は、地球以外で生命を支える可能性を持つ惑星が実在することを明示する、歴史的な意義を持つ発見となった。

この発見が極めて難しかった理由は、LHS 1140 bが周回する恒星の特性にある。この惑星は太陽より約3分の1小さい赤色矮星を周回しており、赤色矮星は太陽よりもはるかに長く活動を続ける恒星である。赤色矮星のこうした長い活動期間には、太陽フレアやコロナ質量放出などの激しい放射線が放出される。

一般的に、こうした過度な放射線は惑星の大気を完全に剥ぎ取ってしまうと考えられており、赤色矮星を周回する惑星が大気を保持できるかどうかは科学者たちの間でも未解明の課題だった。今回の発見は、少なくともこの岩石惑星が数十億年にわたって大気を保持してきたことを示している。赤色矮星は約60億年の年齢に達しており、この年齢は極端な放射線活動が落ち着き始める時期にあたる。

現在も徐々にヘリウムが失われているとはいえ、赤色矮星を周回する岩石惑星でも大気の保持が可能であることが実証されたのである。 この発見はハーバード大学で博士号を取得したばかりのコリン・チェルビム博士の理論的予測から導き出されたものである。チェルビム博士は大学院時代に独自の惑星進化モデルを一から開発し、その理論的計算に基づいてLHS 1140 bが大気を持つという具体的な予測を立てた。

この予測を検証するため、チェルビム博士は通常は巨大ガス惑星の観測に用いられる手法を、これまで誰も試みたことのない方法で岩石惑星に適用した。その結果、実測データが理論的予測と見事に一致することが確認されたのである。ヘリウムの他にも他の気体が大気に含まれている可能性があり、地球と同様に液体の水が存在するのに十分な温暖さを備えているこの惑星は、現在確認可能な限りでは地球外生命を支える条件を最も多く備えた惑星として位置付けられている。

この発見は、宇宙での生命の存在可能性を示す極めて重要な観測結果であり、今後の宇宙生物学的調査の最重要対象となるだろう。

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