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異星の惑星系には地球の99倍の広さを持つ木星の世界がある

太陽のような恒星の周りを回る最初の太陽系外惑星を発見した同じ望遠鏡を使用した天文学者たちは、2つの小型海王星と超大型木星を発見した。

TOI-1736 惑星系内の太陽のような恒星を周回する惑星の模式図。

(写真提供: レアンドロ・デ・アルメイダ)。

天文学者たちは太陽のような恒星を中心とする2つの惑星系を発見した。どちらの系にも小型海王星型惑星が含まれ、そのうちの1つには巨大な「超木星型」世界も存在し、その質量はすべて地球より何倍も大きい。これらのシステムを研究することで、太陽のような恒星（「太陽類似体」とも呼ばれる）の周りで惑星がどのように形成され、進化するかをより深く理解できるようになります。

宇宙飛行士たちは、NASAのトランジット系外惑星探査衛星（TESS）と南フランスのオートプロヴァンス天文台（OHP）の1.93メートル望遠鏡を使って、この2つの惑星系を発見した。 OHP 望遠鏡は、太陽系外の惑星、つまり「太陽系外惑星」を検出してきた長い歴史を持っています。 1995年、天文学者のミシェル・マイヨールとディディエ・ケローはこの望遠鏡を使って、太陽のような恒星を周回する最初の太陽系外惑星であるペガスス座51番星bを発見しました。

新たに発見された2つの惑星系には、TOI-1736 b、TOI-1736 c、TOI-2141 bと名付けられた少なくとも3つの太陽系外惑星が存在し、それぞれが1990年代半ば以降5,500個以上にまで増えた太陽系外惑星のカタログに加わることになる。

「OHP 1.93メートル望遠鏡のSOPHIE装置で取得したTESS測光データと分光データを使用して、太陽類似惑星TOI-1736とTOI-2141の周囲にある2つの惑星系の検出と特徴付けを報告する」と、パリ天体物理学研究所の筆頭著者ギヨーム・エブラード氏は共著者らとともに、天文学と天体物理学誌に記した。 「私たちはこれらのシステムの詳細な分光分析を行い、その主星の正確な視線速度と物理的特性を取得しました。」 ”

TOI-2141: 古代の恒星の周りの惑星系

ヘブラード氏とその同僚が発見した最初の惑星系はTOI-2141で、地球から約250光年離れており、太陽とほぼ同じ大きさだが太陽よりも古いと思われる恒星を周回している。このことが分かるのは、TOI-2141 の恒星には、水素とヘリウムよりも重い「金属」と呼ばれる化学元素が不足しているからです。対照的に、46億年前に誕生した私たちの太陽には、そうした金属が豊富に存在します。研究チームは、この金属元素の割合から、新たに研究対象となった恒星の年齢は約75億歳であると推測した。

この系の惑星 TOI-2141 b は、その惑星が親星の表面を横切って星の光の一部を遮り、望遠鏡の視野内で星が暗く見えるようになったときに発見されました。研究チームは、この惑星の幅は地球の約3倍、質量は地球の約24倍であり、小型海王星型太陽系外惑星であると判定した。

TOI-2141 bは主星から約1200万マイル離れており、これは地球から太陽までの距離の約13%に相当します。つまり、ミニ海王星は地球の約18.3日ごとに1周し、その距離によって温度は華氏840度（摂氏450度）前後に保たれることになる。

この惑星の密度と表面温度の高さから、その岩石核は水蒸気で満たされた大気に囲まれていると考えられます。 TOI-2141 bはTOI-2141系でこれまでに発見された唯一の惑星だが、研究チームはこの太陽のような恒星を周回する他の小さな惑星が存在する可能性を否定していない。

最初の惑星系も印象的だったが、チームが発見した2番目の惑星系はさらにユニークだ。

奇妙なTOI-1736

TOI-1736 は地球から約 290 光年離れており、TOI-2141 よりもさらに特異です。一見すると、その主星は目立たない。年齢は太陽とほぼ同じで、約 49 億歳です。大きさも太陽とほぼ同じで、太陽より 15% 大きいだけで、温度も太陽と似ています。しかし、TOI-1736 系がユニークなのは、主星に 2 つ目の小さな伴星があり、連星系になっていることです。

連星系には大質量の星が存在することが多いが、太陽ほどの大きさの星の場合、このような形の連星系の存在は比較的まれであり、太陽類似体のうち伴星を持つものはわずか 44% 程度である。さらに奇妙なことに、TOI-1736の伴星は主星から非常に遠く離れているため、研究チームが発見した太陽系外惑星は実際にはこの系の主星だけを周回している。

より具体的には、ヘブラード氏とその同僚たちはこの奇妙な恒星系で2つの惑星を発見した。 1つ目はもう一つの小型海王星で、地球の約2.5倍の幅と13倍の質量がある。 TOI-1736 bと呼ばれるこの惑星は、地球と太陽の距離の約7パーセントにあたるわずか650万マイルの距離で主星を周回し、地球の約7.1日で1周する。 TOI-1736 b は恒星に非常に近いため、温度は約 1,500 度 (摂氏 800 度) です。

この系の2番目の惑星TOI-1736 cは、いわゆる「スーパー木星」で、質量は地球の約2,800倍、幅は木星の約9倍、そして驚くべきことに地球の99倍の広さがある。

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TOI-1736 c は主星から約 1 億 2800 万マイル離れており、これは地球と太陽の距離の約 1.3 倍に相当し、地球の約 570 日ごとに 1 周することになります。この距離は、惑星を親星の生命居住可能領域（水が液体の形で存在できる距離）内に位置づけることになる。 TOI-1736 c はガス惑星なので固体表面はありませんが、表面に液体の水がある衛星が存在する可能性があり、居住可能になるかもしれません。

これらの質問に対する答えは、時間の経過とともに明らかになるでしょう。一方、研究チームはTOI-1736に3番目の惑星が存在するかもしれないという兆候を監視している。彼らはすぐにOHPのSOPHIE分光計を使ってこの手がかりを調査する予定です。

著者: ロバート・リー

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