ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、系外惑星の大気中に前例のない構造を特定したWASP-121b、地球から約880光年に位置します。
天文学者らは、2つの巨大なヘリウムの尾が惑星から脱出し、主星の周りの軌道の半分以上に広がっていることを観察した。
この発見は、惑星の複数の全軌道をカバーするほぼ 37 時間の継続的な監視中に発生しました。
- この系外惑星は超高温木星として分類されています。
- その公転周期はわずか 30 時間です。
- 星に近づくと大気が数千度まで加熱され、軽いガスが失われやすくなります。
系外惑星WASP-121 bの特徴
WASP-121 b の直径は木星の約 1.8 倍です。
地球と太陽の間の距離の約 2.6% に相当する距離で、こし座の恒星を周回しています。
この惑星は潮汐力が固定されており、片面が常に恒星に面しているため、昼間の半球では極端な温度が発生します。
これらの条件は、ヘリウムや水素などの軽元素の膨張と逃亡に有利に働きます。
流れ出した大気が形成する「二重の尾」 太陽系外惑星WASP-121 bをウェッブ宇宙望遠鏡が観測https://t.co/H0kiBEWY6W
— sorae 宇宙へのポータルサイト (@sorae_jp)2025 年 12 月 15 日
WASP-121 こちらは、最新の研究成果にもとづb」の想像図。 巨大ガス惑星の前後に帯状の雲のような尾が形成され、恒星を囲むように見事に様子が描かれていますpic.twitter.com/J6oBs8dWPb
JWSTによる観測詳細
研究者らは、カナダから提供されたNIRISS装置を使用して、赤外線でヘリウムの特徴を捕捉しました。
継続的な観測により、軌道の約60％にわたって大気圏の脱出が続いていることが判明した。
ヘリウムの尾は、惑星の直径の 100 倍を超える距離まで伸びています。
3D モデルは、一方の尾が恒星の重力に引かれて軌道運動を先導し、もう一方の尾が恒星の風と放射線によって後を追うことを示しています。
二重尾の形成
前尾は星の重力によって形成され、逃げた物質が内側に引っ張られます。
後尾は放射圧と恒星風によって生じ、ヘリウムを外側に押し出します。
この二重構成は、一般に単一の彗星の尾を予測する現在の大気脱出モデルに疑問を投げかけます。
観測された構造は軌道のほぼ60%をカバーしており、これまでに記録された中で最も広範な検出となった。
惑星の進化への影響
大気圏の脱出が続くと、時間の経過とともにガス惑星のサイズと組成が大きく変化する可能性があります。
極端な場合には、巨大ガス惑星は海王星のような大きさに縮小するか、大気全体を失い、岩石の核だけが残ります。
WASP-121 b は、これらのプロセスをリアルタイムで研究するための実験室として機能します。
JWST による将来の観測は、他の同様の系外惑星で二重構造が発生するかどうかを判断するのに役立ちます。
機器と研究チーム
NIRISS は、星間距離にある準安定ヘリウムの正確な検出を可能にしました。
国際チームには、モントリオール大学トロティエ系外惑星研究研究所とジュネーブ大学天文学部の天文学者が参加した。
『Nature Communications』誌に掲載されたこの結果は、超高温の木星の大気の複雑さを浮き彫りにしている。
追加の研究では、遠方の惑星の大気の形成における放射線と恒星の風の役割を調査する予定です。
理論モデルと課題
既存のコンピューター シミュレーションでは単一の尾は説明されていますが、観察された二重構造は再現されていません。
この発見は、重力相互作用と風のダイナミクスを組み込んだ新しい 3 次元モデルの必要性を示しています。
この現象は、中間惑星が希少な「熱い海王星の砂漠」のような希少惑星の理解に貢献する可能性がある。
他のシステムに関する研究では、二重構成が孤立したケースを表すのか、それとも共通のパターンを表すのかをテストする予定です。
WASP-121 b で観察された大気喪失プロセスは、持続的かつ大規模に発生します。
この脱出は、恒星に近い系外惑星の進化を形作ります。
継続的な検出は、惑星の形成と変化の理論を洗練するための貴重なデータを提供します。
JWST の進歩により、これまでアクセスできなかった遠方の現象をより詳細に観察できるようになりました。
