Scientists Unveil First Ever Pictures of Multiple Planets around a Sunlike Star

史上初めて、別の太陽のような星に旋回する複数の惑星の画像を撮影することに成功しました。 TYC 8998-760-1と名付けられたこの星は、地球から約300光年離れたムスカ座にあり、太陽と同じような質量を持っています。 しかし、その2つの惑星は、地球と太陽の距離のそれぞれ約160倍と320倍（冥王星と太陽の距離の約4倍と8倍）の距離にある恒星の周りを回っており、明らかに異質な存在です。 どちらの星も、太陽系内のどの星とも比べものにならないほど巨大である。 一番外側の惑星は木星の約6倍、内側の惑星は木星の約14倍の重さがある。 チリ北部にある欧州南天天文台の超大型望遠鏡に搭載された分光偏光高コントラスト太陽系外惑星探査装置SPHEREによって撮影された画像では、それぞれの惑星が恒星の周りに小さな点として映っている。 この発見は、7月22日にアストロフィジカル・ジャーナル・レターズに掲載された研究で詳述されています。

「この研究で本当に興味深いのは、あらゆる種類の星の周りを回る、どんな系や惑星がそこにあるのかという、広大な多様性を加え続けていることです」と、この研究に関与していないニューヨーク市のアメリカ自然史博物館の天体物理学者、レベッカ・オッペンハイマー氏は言います。 惑星系に単一の「構造」はないのです」

この新しい研究は、科学者が単一の星を周回する複数の世界の写真、つまり「直接画像」を撮ることに成功した3回目にあたります。 しかし、これまで観測された星は、太陽よりはるかに重い星や軽い星であり、太陽系とは比較にならない。 このように、太陽系外惑星の研究において、直接撮像が行われることは稀である。 天文学者のカタログに載っている太陽系外惑星のほとんどは、地球から見て恒星に引っ張られたり、シルエットになったりすることで、その存在や質量、大きさ、軌道といった基本的な性質を間接的に知ることができる。 オランダのライデン大学の天体物理学者であるアレキサンダー・ボーン氏は、太陽系外惑星を直接撮影することが重要であると言う。「惑星からの光を受け取ることによって、大気や大気の元素含有量、組成をより正確に評価することができます」。 その情報によって、研究者は、異星人の世界の環境条件がどのようなものであるか、そして、地球のように生命が存在するかどうかについて、より経験豊かな推測をすることができるようになるのです。 しかし、新しく撮影された2つの世界のどちらにも生命が存在することは考えられません。極寒の軌道を回る肥大したガス惑星で、生物が住めるような表面はないことに加え、それらとその星は太陽やその周りの惑星よりずっと若いのです。 「この星系自体は1700万年です」とボーンは言う。 「そして、我々の太陽系は45億年です。 たとえ居住可能な条件を備えていたとしても、それぞれの世界が比較的生まれたばかりの状態であるため、化学の気まぐれから生物学が生まれるにはあまり時間がかからないだろう。 しかし、このような性質があるからこそ、天文学者は現在、惑星を見ることができるのだ。なぜなら、惑星が形成されたときの残りのエネルギーである強力な赤外線の輝きを放っているからだ。 より小さく、より古い、より澄んだ星に近い世界は、現在の惑星探査機の手の届かないところにあります。 しかし、巨大な望遠鏡に搭載されたより強力な観測装置によって、いずれは明らかになる可能性がある。 すでに3台の超大型望遠鏡（ELT）が開発の最終段階にあり、鏡の大きさが30メートル級の地上型天文台である。

それでも、「地球サイズの惑星の写真を撮るには、まだまだ遠い道のりです」と、スタンフォード大学の天体物理学者で、SPHEREと並んで外惑星撮影の最先端を行くGemini Planet Imagerの主任研究者、ブルース・マッキントッシュ氏は言います。 「現在の技術では、恒星の約100万分の1の暗さの惑星を見ることができるのです。 これはすごいことです。 しかし、私たちの太陽系で最大の世界である木星でさえ、太陽の10億倍も暗いのです」

明るい星の隣にあるターゲット惑星が巨大なガス状の球体であれ、より地球に近い岩であれ、それを観察することは、「1メートルほど離れた灯台のすぐ隣にいる蛍」を見るようだとボーン氏は言います。 この小さなホタルを見たいのに、500kmも離れているのです。 これが私たちの課題です」。 SPHEREや他の多くの惑星観測装置は、恒星と比較して非常に微弱な世界の光を集めるために、コロナグラフと呼ばれる装置を使用します。これは、恒星の光をほとんどすべて遮断し、「灯台」からのまぶしさを効果的に弱め、近くの惑星の「ホタル」を見ることができるようにします。

このような画像は、任意の世界のより微妙な詳細に加えて、惑星系がどのように出現し進化していくのかという、理論家たちのまだ始まったばかりの理解の核心に関わる、別の驚きと重要な新しい謎を明らかにすることができます。 今回撮影された惑星系では、「どちらの惑星も同じ星のまわりで形成され、同じ年齢ですが、一方の質量はもう一方の惑星の2倍です」と、この研究に参加していないマッキントッシュは語っている。 「両者の性質を比較することで、惑星の質量がその進化にどのような影響を及ぼすかを知ることができるのです。 さらに、この星系のその後の画像から、惑星の軌道や、まだ見ぬ世界の存在について、もっと明らかになるかもしれないと彼は付け加えました。 「太陽系の惑星の軌道と同じように、惑星が一直線に並んでいるのか？ 円形なのか？ とマッキントッシュは問いかける。 このような疑問に対する答えを知ることは、これらの惑星が太陽の周りの世界と同じ方法で形成されたのか、それとも他のプロセスを経て形成されたのかを示すことになり、それによって、我々のような惑星や星系が普通なのか珍しいのかを示す別のヒントを与えてくれるかもしれません。