天文学者らは、岩石世界の既知のカテゴリーに反する系外惑星を特定した。天体 L 98-59 d は、地球から 35 光年離れたうらん座に位置し、広大な溶融マントルと硫黄化合物が豊富な大気を持っています。オックスフォード大学が主導したこの発見は、ジェームズ・ウェッブ望遠鏡からのデータと高度なコンピューター・シミュレーションを組み合わせたものでした。この惑星は赤色矮星の周りを公転し、何十億年もの間マグマの海を維持してきました。
物理的特徴から異常な組成が明らかになる
L 98-59 d は地球の約 1.6 倍の大きさですが、密度は純粋な岩体の予想よりも大幅に低くなります。その質量は地球の 1.64 倍、半径は地球の 1.627 倍と推定されています。約 2.2 g/cm3 の密度は、内部に揮発性物質が多く含まれていることを示しています。この構成により、系外惑星は乾燥した岩石世界や水の豊富な岩石世界と区別されます。
ウェッブ宇宙望遠鏡が解き明かす 49光年先の“黒いスーパーアース”「LHS 3844 b」の表面組成https://t.co/7PIJShvXL7
今回観測対象となったLHS 3844 bは、インディアン座の方向・地球から約49光年先のスーパーアース（地球よりわずかに大きく重い岩石惑星）です pic.twitter.com/1yZVgABcpw
— sorae 宇宙へのポータルサイト (@sorae_jp) May 11, 2026
溶融ケイ酸塩で構成されるマントルは、地表下数千キロメートルにわたって広がっています。冷えて固体の地殻を形成した初期の地球とは異なり、L 98-59 d は溶融状態を継続的に維持します。厚い大気によって引き起こされる強力な温室効果により、地表の冷却が妨げられます。研究者らは、この惑星は原始的な大気の一部を失う前に、海王星以下の惑星として始まった可能性があると示唆している。
ジェームズ・ウェッブの観測による大気の地図化
ジェームズ・ウェッブ望遠鏡が行ったトランジット分光法では、上層大気中に二酸化硫黄と硫化水素の存在が検出された。これらのガスは、活発な光化学プロセスを伴う化学還元マントルを示しています。これらの硫黄化合物の生成は、宇宙機器によって収集されたデータと完全に一致します。この惑星は、スーパーアースとサブ海王星が分かれる「光線の谷」として知られる移行領域に位置している。
- JWSTデータでは大気中に二酸化硫黄と硫化水素が検出されました。
- 質量は地球の1.64倍、半径は1.627倍と推定されています。
- 密度 2.2 g/cm3、高揮発性物質に対応。
- 重い硫黄分子を含む水素が豊富な雰囲気。
- 惑星は地球から 35 光年離れた赤色矮星の周りを回っています。
以前のハッブル望遠鏡の観測では、純粋な水素の軽い一次大気はすでに除外されていました。ジェームズ・ウェッブによる新しいデータは、この天体の特異性を裏付けています。 L 98-59 d は、惑星遷移帯で予想されるパターンに従っていないことが際立っています。
計算モデリングで惑星進化を再構築
研究者らは、高度なシミュレーションを通じて、L 98-59 d の形成以来の歴史を再構築しました。モデルは、地球が数十億年にわたってマグマオーシャンをどのように維持してきたかを示しています。強烈な温室効果により、他の岩石の世界で起こっていた自然冷却が妨げられました。マントル内に揮発性物質が保持されることで、長い地質学的時間スケールにわたって厚い大気を維持することができます。
研究チームは、相互分析を通じて、乾燥した、または水が豊富な岩石世界のシナリオを除外しました。マントルに蓄えられている硫黄は、観測された大気の組成を完全に説明します。これらの詳細は、高度な理論的シミュレーションと組み合わせた直接観察から得られます。この研究は雑誌「Nature Astronomy」に掲載され、内部および外部のプロセスが惑星の進化をどのように形作るのかについて詳しく説明しています。
Discovery が系外惑星の分類カテゴリーを拡大
この研究の筆頭著者であるハリソン・ニコルズ博士は、現在の小型惑星の分類は単純すぎる可能性があると強調した。この発見は、太陽系を超えた世界の多様性を反映しています。共著者であるレイモンド・ピエールアンベール教授は、これらのアクセスできない天体の深い過去を理解するためにシミュレーションを使用できる可能性を強調しました。次世代の望遠鏡では、L 98-59 d に似た例がさらに見つかるはずです。
このような溶けた世界は、これまで想像されていたよりも一般的であることが期待されています。この惑星には、知られているような生命の生息環境はありませんが、惑星形成に関する新たな研究への道が開かれます。天文学者らは、系外惑星の大気と内部の詳細を確認するために追加の観測を計画している。
L 98-59 システムは複数の惑星をコンパクトな軌道に統合します
系外惑星 L 98-59 d は、同じ赤色矮星の周りを回る少なくとも 5 つの惑星からなる系の一部です。これは、このシステムで検出された過渡現象の中で最も外部的なものです。主星に近いことは、その高い熱状態に影響を与え、マグマオーシャンを永続的な状態に保ちます。システムに関するこれまでの研究では、検出されたすべての物体の正確な半径と質量の測定値が得られました。
観測データと新しい大気分析を組み合わせることで、システムの理解が大幅に進歩しました。研究者たちは、L 98-59 とその伴惑星の形成と進化に関するさらなる手がかりを求めて監視を続けています。この研究は、遠く離れた系外惑星の特徴を明らかにするためのジェームズ・ウェッブのような宇宙天文台の重要性を裏付けるものである。理論モデリングの進歩は限られた直接観測を補完し、銀河内の惑星の多様性をマッピングするのに役立ちます。
