NASAの驚異的な発見により、巨大な世界の形成に関する現在の理解に疑問を投げかける一対の系外惑星が明らかになりました。地球から 1,100 光年以上離れた恒星の周りを周回する天体 TOI-791 b と TOI-791 c は、どちらも木星とほぼ同じ大きさですが、その密度が極めて低いことに驚くべきです。これらは「超肥大」と考えられており、科学界の興味をそそる珍しいカテゴリーの惑星である。
数千光年離れた驚くべき宇宙の二重奏
NASA のトランジット系外惑星調査衛星 (TESS) ミッションは、このユニークなシステムの最初の特定を担当しました。科学者たちは、F7 型星である TOI-791 の明るさの繰り返しの低下を記録することで監視しました。トランジットとして知られるこれらの現象は、惑星がその恒星の前を通過し、地球から見てその光の一部が遮断されるときに発生します。この星は約1,113光年離れたところにあります。
TOI-791 システムは、TESS 南部連続観測ゾーン内の恵まれた位置にあったため、非常に長期間観測されました。 7 年間にわたって、探査機は 1,122 日分のデータを収集し、研究者にこれらの惑星のスローモーションと特性を分析するための詳細な記録を提供しました。
「綿菓子」惑星の謎
TOI-791 b と TOI-791 c を非常に特異なものにしているのは、そのサイズと質量の不一致です。大きさは木星に匹敵するにもかかわらず、両方とも密度が驚くほど低く、「超膨張」に分類されます。科学的関心の主な理由は、これらの惑星が巨大ガス惑星の形成方法に関する現在の理論の予想と一致しないという事実にあります。
これらの天体の特徴は次のとおりです。
- TOI-791 b:大きさは木星とほぼ同じですが、その質量は太陽系の巨大ガス惑星の質量のわずか 3.0% に相当します。その密度は、1立方センチメートルあたり0.061グラムと計算されました。
- TOI-791c:木星よりもさらに大きいですが、その質量は木星のわずか 5.9% です。測定された密度は 0.106 グラム/立方センチメートルです。
これらの数字は、これらの惑星の密度がこれまでに記録された中で最も低い惑星の中に位置しており、どちらも立方センチメートルあたり 0.1 グラム未満です。この特徴により、このシステムは惑星科学にとって「謎」となっています。
軌道ダンスと重力相互作用
TOI-791 b と TOI-791 c の軌道は、科学者の興味をそそるもう 1 つの要素です。惑星 b は 139 日ごとに一周しますが、惑星 c は 232 日かかります。同じ星系を通過する 2 つの巨大な惑星の発見はまれな出来事であり、このような構成を持つ既知の星系はこれが 9 番目にすぎません。
2 つの惑星は独立して周回しているわけではありません。それらは 5:3 の平均運動共鳴の近接関係にあり、これはそれらの軌道周期が繰り返しパターンで揃っていることを意味します。この相互重力相互作用により、天文学者はトランジット (TTV) における微妙な時間的変動を通じてそれらを研究することができます。 TOI-791 星は急速に回転しているため、動径速度法を使用した解析が困難であるため、各惑星が星を横切る時間のこうした小さな変化は、その質量を決定する上で不可欠でした。
超肥大症の存在に関する仮説
超巨大惑星の存在は、依然として系外惑星科学における最大の謎の 1 つです。現在、これらの低密度の世界を説明しようとしている主な理論が 2 つあります。
1.巨大な雰囲気:ある仮説は、これらの惑星には水素とヘリウムの巨大な大気があり、それらが総質量の大部分を占める可能性があることを示唆しています。それらは星からさらに離れた、ガスがより豊富な領域で形成され、その後現在の位置に移動した可能性があります。
2.インフレリング:別の提案は、一部のスーパースウェラーの密度が例外的に低いわけではない可能性を提起します。代わりに、それらは通常の密度の惑星であり、その見かけのサイズは、地球のほぼ真正面に見える光学的に厚いリングによって膨張されており、より大きな天体であるかのような錯覚を生み出します。
同じ星系 TOI-791 での 2 つのスーパースウェラーの発見は、これらの理論を検証するためのユニークな「実験室」を提供します。二人組の存在により、この現象を単なる偶然として無視することがさらに難しくなります。証拠は円形の軌道構成を示しており、安定性分析は共鳴挙動を示唆している。これは、2つの巨人がどのようにして互いを不安定にすることなくこのようなコンパクトな形で共存できるのかを説明する可能性がある。
研究の未来と TOI-791 の遺産
TOI-791 システムは、将来の観測と科学的知識を深めるための貴重な機会となります。どちらの惑星も大きく、恒星を通過するため、天文学者は透過分光法を使用して大気を研究できるでしょう。この技術により、これらの世界の構成と進化を理解するための重要な要素である炭素、窒素、酸素を含む種を検索することが可能になります。
さらに、TOI-791 の惑星は科学者による以下の調査に役立つ可能性があります。
- 巨大惑星の移動、つまり、それらがより遠い場所で形成され、恒星に近づいたかどうか。
- 現在の軌道が時間の経過とともにどのように形成されてきたか。
- 惑星の軌道に対する星の傾き。
- これらの巨大ガス惑星の回転により、それらが測定可能なほど平坦になるかどうか。
この研究は、スーパーブロートの質量と大気組成の推定を改善するだけでなく、巨人が互いに近くを周回する惑星系の安定性の理解にも貢献します。研究の完全な結果は、王立天文学協会の月刊通知で参照できます。
