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ハッブル宇宙望遠鏡が、異星の惑星を周回する初の太陽系外衛星の証拠を強化

ハッブル宇宙望遠鏡が、異星の惑星を周回する初の太陽系外衛星の証拠を強化

アラン・ボイル

太陽系外惑星と太陽系外衛星
木星サイズの太陽系外惑星ケプラー1625bが、海王星サイズの候補となる太陽系外衛星を引き連れて、親星を通過する様子を描いた想像図。(ダン・ダーダ作)

ハッブル宇宙望遠鏡の多大な助けにより、天文学者たちは今や、太陽系外の惑星の周りを回る衛星が初めて発見されたという証拠を発表できるほど自信を深めている。

しかし、彼らはまだ完全に自信があるわけではない。

「現時点では、私たちが見ているものを報告し、コミュニティに引き渡し、コミュニティに調査してもらうのは私たちの責任です」と、コロンビア大学の天文学者アレックス・ティーチー氏は述べた。彼は、オープンアクセス誌『サイエンス・アドバンシズ』に掲載された今回の発見に関する論文の著者の一人だ。「もし彼らが私たちの見ているものを見たら、納得する人もいれば、懐疑的な人もいるでしょう。そして、それはすべてプロセスの一部なのです。」

ハッブル宇宙望遠鏡によるデータ収集キャンペーンのおかげもあって、この太陽系外惑星とその衛星に関する報告は1年以上前から出回っていました。NASAのケプラー宇宙望遠鏡によるこれまでの観測では、ケプラー1625bとして知られる木星サイズの惑星の周りを、海王星サイズほどの惑星が周回している可能性が示唆されていました。しかし、この説を決定づけるには観測データが不十分でした。

そこでハッブル宇宙望遠鏡は、さらに40時間分の観測で貢献することができました。ケプラー宇宙望遠鏡と同様に、ハッブル宇宙望遠鏡は、地球から約8000光年離れた太陽に似た恒星ケプラー1625のかすかな光度の減少を、二つの惑星が恒星の円盤上を通過する際に追跡しました。恒星の光度の減少のタイミング(時には小さな惑星が先行し、時には後続する)を分析することで、二つの惑星の運動の背後にある軌道力学を解明することができました。

ハッブル宇宙望遠鏡のデータとケプラー宇宙望遠鏡の微調整されたデータを組み合わせることで、ケプラー1625bに太陽系外衛星があるという主張を強固なものにした。

「宇宙船の異常、この系内の他の惑星、恒星の活動といった他の可能性を排除するために最善を尽くしましたが、私たちが持っているすべてのデータを説明できる単一の仮説は他に見つけることができませんでした」と、研究論文のもう一人の著者であるコロンビア大学のデビッド・キッピング教授は、研究発表に先立つ電話会議で記者団に語った。

ティーチー氏によると、データは、系外衛星がケプラー1625bから約300万キロメートルの距離を周回していることを示唆している。2つの惑星は合わせて、地球が太陽を周回する軌道とほぼ同じ軌道を周回している。キッピング氏によると、コンピューターモデルに基づくと、系外惑星と衛星の表面温度はどちらも華氏175度(摂氏80度)程度になるという。

「そこは居住可能範囲のぎりぎりのところにあります」と彼は言った。「正直なところ、どちらも巨大ガス惑星だからというだけで、居住可能性についてはあまり心配していませんでした。」

巨大ガス惑星は一般的に生命が存在できる環境ではないと考えられているが、映画『アバター』のポリフェモスやパンドラなど、太陽系外惑星や太陽系外衛星とこの2つを比べずにはいられない。

「私自身はエンドアが好きです」とティーチーは冗談めかして言った。「どちらかというと『スター・ウォーズ』のファンなんです」

大きな謎は、一つの巨大ガス惑星が別の巨大ガス惑星の周りを公転しているという可能性です。もちろん、このようなシナリオは私たちの太陽系では見られず、衛星形成に関する標準的な理論のいずれにも当てはまりません。これが、天文学者たちが主張にためらいを感じている大きな理由です。

「結局のところ、未知の未知は特徴づけられないのです」とキッピング氏は述べた。「将来、この恒星を再観測し、系外衛星仮説を検証あるいは否定したいと考えています。」

こうした観測結果は、ハッブル宇宙望遠鏡による別の観測から得られるかもしれないし、あるいは2021年に打ち上げが予定されているNASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡から得られるかもしれない。「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使う手段があれば非常にありがたい。そうすれば本当にきれいにできるから」とキッピング氏は語った。

キッピング氏は、すでにもう一つ、注目に値する惑星と衛星の組み合わせが存在すると述べた。今後、さらに多くの組み合わせが出現する可能性がある。

「もし検証されれば、木星と海王星サイズの衛星からなる惑星・衛星系は、予想外の特性を持つ注目すべき系となり、多くの点で
惑星探査の初期における『ホット・ジュピター』の予想外の発見を彷彿とさせるだろう」と彼は語った。

「ケプラー1625bを周回する大型系外衛星の証拠」と題されたこの研究は、サイエンス・アドバンス誌のウェブサイトで無料で閲覧できる。