太陽系外の惑星で初めて重元素を発見

天文学者のチームが、太陽系外の惑星の大気中の酸化チタンを初めて観察した。彼らの研究により、 WASP-19bと呼ばれる系外惑星の化学組成を前例のないほど詳細に特徴付けることが可能になりました。ほお座に位置するこのエキゾチックな世界は、木星と同様の質量を持っています。しかし、この惑星はわずか 19 時間で星の周りを一周することができ、これまで知られている中で最も公転周期が短い巨大惑星となっています。

この巨大な系外惑星は、太陽系の巨大ガス惑星で起こるものとは異なり、それが周回する星の非常に近くに位置しています。その結果、WASP-19b の大気は、2,000℃近くの温度に達する、まさに地獄となります。本日ネイチャー誌に掲載されたこの研究は、科学者らが3,500以上の系外惑星の存在を確認した後、太陽系外の惑星の大気を初めて特徴付けたものとなる。この結果は、太陽系外惑星の大気化学を決定するための将来の研究への扉を開きます。

太陽フィルターから系外惑星まで

「この惑星は、潮汐力によって破壊されることなく親星に近づくことができる最小距離であるロッシュ限界に非常に近いため、非常に興味深い惑星です」と天体物理学研究所の研究者であるアントニオ・クラレット氏は説明します。アンダルシア(IAA-CSIC)。天体物理学者のミゲル・サンタンデールによれば、潮汐力は、影響を受ける物体が重力場に対して十分に広範囲にあり、重力場に近づくほど重力の作用の結果として発生します。

「WASP-19bの大気中の酸化チタンの存在は、大気の温度と循環の構造に重要な影響を及ぼしている可能性があります」と、ケンブリッジ大学の天文学者であり、 『Nature』誌に掲載された研究論文の著者の1人でもあるライアン・マクドナルド氏は言う。この化合物は紫外線を吸収する作用があるため、日焼け止めや塗料や化粧品の製造によく使用されます。

WASP-19bの場合、酸化チタンの分子が大気中への熱の拡散を妨げ、熱の逆転を引き起こすため、酸化チタンの存在が熱を吸収する役割を果たすと研究者らは指摘している。言い換えれば、この系外惑星で見つかった成分は上層大気の温度を上昇させ、成層圏で熱の逆転が起こる地球の大気中でオゾンが果たす役割と同様の役割を果たすことになる。

科学者たちは、超大型望遠鏡の FORS2 装置を使用して、WASP-19b の大気を通過して小さな変化を受ける星からの光を分析しました。 1 年余り続いたこの観測により、大気層の一部である化学元素の痕跡を知ることができました。研究結果は、前述の酸化チタンに加えて、少量の水とナトリウム、さらには系外惑星を覆う一種の霞の存在を示している。この研究は、太陽系の境界の外側にあるこれらの世界を特徴づけ、潜在的に居住可能な惑星の大気の分析に使用される理論モデルを改善するための重要なステップです。