重要な発見: TRAPPIST-1 の居住可能な惑星の軌道は間違っていません!

[モバイルソフトウェア：BoKeYuan] すばる望遠鏡を使用した天文学者たちは、TRAPPIST-1 系の地球に似た惑星が、その恒星の自転と大きくずれていないことを突き止めました。これは、非常に低質量の恒星の周りの惑星系の進化、特に居住可能領域に近い惑星を含む TRAPPIST-1 惑星の歴史を理解する上で重要な発見です。私たちの太陽のような星は静止しているのではなく、軸を中心に回転しており、この回転は星の表面に太陽黒点のような特徴があるときに最も顕著になります。太陽系では、すべての惑星の軌道は太陽の自転の 6 度以内に揃っています。

過去には、惑星の軌道は恒星の自転と一致すると想定されていましたが、現在では、惑星の軌道が中心の恒星の自転と大きくずれている太陽系外惑星系が数多く知られています。このことから、次のような疑問が浮かび上がります。惑星系は不揃いな状態で形成されるのでしょうか。それとも、観測された不揃いなシステムは最初は揃っていたが、その後何らかの摂動によってずれてしまったのでしょうか。 TRAPPIST-1 系が興味深いのは、液体の水が存在する可能性のある居住可能領域内またはその近くに 3 つの小さな岩石惑星があるためです。

中心星はM型矮星と呼ばれる非常に低質量の冷たい星であり、惑星は中心星の非常に近くに位置しています。したがって、この惑星系は太陽系とは非常に異なります。この系の歴史を解明することは、居住可能な可能性のある惑星が実際に居住可能かどうかを判断するのに役立つ可能性があるため重要です。しかし、この系は、惑星の軌道を乱す可能性のある物体が近くに存在せず、つまり、惑星が最初に形成された場所の近くにあるはずなので、興味深い系でもある。そのため、天文学者には、この系の原始的な状態を研究する機会が与えられている。

星が回転すると、視線に向かって回転する側は観測者に向かって相対速度を移動し、視線から外れて回転する側は観測者から離れて相対速度を移動します。惑星が恒星と地球の間を通過し、恒星からの光を少しだけ遮った場合、惑星が最初に恒星のどちら側を遮ったかがわかるかもしれません。この現象はロシター・マクローリン効果と呼ばれます。この方法を使用すると、惑星の軌道と恒星の自転のずれを測定できます。しかし、これまでの観測は木星や海王星のような大きな惑星に限られていました。

東京工業大学や日本アストロバイオロジーセンターなどの研究チームは、すばる望遠鏡でTRAPPIST-1を観測し、惑星の軌道と恒星のずれを調べた。 TRAPPIST-1 を周回する 3 つの太陽系外惑星が、一晩中にこの恒星の前を通過しました。 3つのうち2つは居住可能領域に近い岩石惑星です。低質量の星は一般的に暗いため、TRAPPIST-1 の星の傾斜角 (自転軌道角) を検出することは不可能でした。しかし、すばる望遠鏡の集光力と新しい赤外線分光計IRDの高いスペクトル分解能のおかげで、研究チームは傾きを測定することができました。

研究では、傾斜は非常に低く、ゼロに近いことが判明しました。 TRAPPIST-1のような極めて低質量の恒星の傾斜角が測定されたのは今回が初めてであり、また、ロシター・マクローリン法によるハビタブルゾーン内の惑星の測定もこれが初めてである。しかし、データは恒星の自転が惑星の軌道軸と一致していることを示唆しているが、測定精度はまだ、自転と軌道のわずかなずれの可能性を完全に排除するには不十分だと、東京工業大学のチームリーダー、平野輝之氏は言う。それでも、地球に似た惑星の衝突が検出されたのは今回が初めてであり、さらなる研究によってこの太陽系外惑星系の特徴がよりよく解明されるだろう。