生命を探して：科学者らが超低温の恒星を周回する地球に似た可能性のある惑星を7つ発見

地球から40光年離れた太陽系外惑星系の再調査により、天文学者にとって大きな発見があった。2つでも3つでもなく、なんと7つの異星世界が見つかり、その中には生命が存在するのに適した環境を備えているものもあるかもしれないのだ。

「宇宙に生命が存在するかどうかを探る上で、重要な一歩を踏み出したと思います。…これまでは兆候がいくつかあっただけです」と、ケンブリッジ大学天文学研究所の研究共著者であるアマウリー・トリオー氏は述べた。「今、私たちは正しい標的を見つけています。」

この主張には議論の余地があるが、いずれにせよ、この発見は、天文学者がこれまで考えていたよりも多くの惑星が宇宙に存在することを示唆している。これは、天文学者たちが過去10年間繰り返し主張してきたことだ。

「地球サイズ（より小さい）の惑星を4つ持つ太陽系は、何も異常なことではないかもしれない」と、ライデン天文台のイグナス・スネレン氏は、今週発行のネイチャー誌に掲載された研究結果に関する論評で述べた。

この発見は実は昨年、同じ天文学者チームが水瓶座にあるTRAPPIST-1と呼ばれる超低温の矮星の周りに地球サイズの惑星を3つ発見したと報告したことから始まった。

この星は木星よりわずかに大きいだけで、太陽の約0.05%の光しか放射しません。天文学者がこの星を発見するために使用したチリの23インチ 望遠鏡、トラピスト望遠鏡にちなんで名付けられました。

ベルギーのリエージュ大学のミカエル・ジロン氏が率いる研究チームは、その後数ヶ月にわたり、TRAPPIST衛星と他の観測機器を用いて追跡観測を実施した。研究チームは、惑星がTRAPPIST-1の円盤を通過する際に恒星の暗転が繰り返される様子を観察し、通過のタイミングの変化を注意深く監視することで、惑星の大きさと質量を算出した。

追加データにより、彼らが3番目、最も外側の惑星と関連付けていた目撃パターンは、実際には3つの別々の惑星によって引き起こされていることが示されました。さらに、さらに外側の2つの惑星の痕跡も検出され、合計7つとなりました。

これらの惑星は、TRAPPIST-1 b、c、d、e、f、g、hとして知られています。いずれも、太陽系における水星の軌道範囲内にあります。しかし、親星が非常に暗いため、e、f、gの惑星は太陽系のハビタブルゾーン（生命居住可能領域）内にあり、理論上は液体の水が豊富に存在できるほど低温です。

7つの惑星はすべて地球とほぼ同じ大きさで、惑星bからgは地球のような岩石惑星のようです。しかし、惑星hについては、天文学者がその質量や密度を解明するのに十分なデータをまだ持っていないため、依然として疑問符が付けられています。

TRAPPIST-1はすぐには観測できないほど近い距離にあるものの、今回発表された研究結果は、薄暗い天の川銀河に新たな輝きを与えている。超低温矮星と赤色矮星は、銀河系で最も密度が高く、寿命も非常に長いため、魅力的な観測対象となっている。

TRAPPIST-1は少なくとも10億年前から存在していると考えられており、ギロン氏によると、太陽がガスを使い果たした後も長く安定した状態を保つ可能性が高いとのことです。同じ予測は、地球からわずか4.2光年離れた48億年前の赤色矮星であるプロキシマ・ケンタウリにも当てはまります。プロキシマ・ケンタウリには、少なくとも1つの地球型惑星が存在します。

しかし、潜在的な欠点もある。一つには、TRAPPIST-1の惑星の力学から、恒星に対して常に同じ面を向いていることが示唆されている。そのため、大気が十分に厚くなければ、片面は焼け、もう片面は凍ってしまう可能性がある。

さらに、赤色矮星は時折、惑星の大気を吹き飛ばすほどの強力な放射線フレアを放出することがあります。今月発表された研究では、このような放射線フレアによる酸素の喪失が、惑星の居住可能性を著しく低下させる可能性があることが示唆されています。

ギロン氏は、トラピスト1号の放射線の脅威を軽視した。「フレアはいくつかあるが、それほど強くはなく、極めて稀だ」と彼は述べた。

重要な疑問は、TRAPPIST-1惑星の大気に何が含まれているかという点に関係している。トリオー氏によると、研究チームはすでにハッブル宇宙望遠鏡などの観測機器を用いて、その解明に取り組んでいるという。

「現在行っている第一段階は偵察段階で、惑星が巨大な水素の層を持っている可能性を排除しようとしています。これは、惑星が地球に似ていることを確認するためです」と彼は説明した。「その後、詳細な観測を行って気候を研究し、最終的には化学情報から生命の存在を探ることになります。」

彼は「おそらく10年以内に」生命の問いへの答えを得たいと願っていた。その目標を達成するには、NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡や欧州超大型望遠鏡のような、より大規模で高性能な観測所の建設が不可欠だ。

ギロン氏は、生命の存在を判定するには、大気中にどのような化学物質（酸素、水蒸気、二酸化炭素、メタンなど）が含まれているかだけでなく、それらの割合も解明する必要があると述べた。「重要なのは分子の組み合わせです」と彼は言った。「酸素だけでは不十分なのです」

TRAPPIST-1fやその恒星系の他の惑星に人類が立ち寄ることはまず考えられませんが、そこがどのような場所なのか想像するのは興味深いものです。惑星が非常に密集しているため、従来の宇宙飛行技術を使えば、数日で一つの惑星から別の惑星へ移動できます。ワープドライブは必要ありません。

トリオー氏によると、日中の明るさは、例えば地球の夕焼けほど明るくなることはないという。「しかし、それでもかなり暖かく感じるでしょう。なぜなら、恒星から赤外線で放射されるエネルギーは、ほぼ同じ量を受け取るからです。その熱は肌で感じるでしょう」と彼は言った。

まるで、その場面を思い出すだけで、トリオードは心が温かくなるかのようだった。

「その光景は美しいでしょう」と彼は言った。「時折、別の惑星が見えるでしょう。どの惑星にいるかにもよりますが、空にある月の2倍くらいの大きさの惑星が見えるでしょうから」

観測に貢献した機器には、チリのトラピスト南望遠鏡のほか、モロッコのトラピスト北望遠鏡、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡のHAWK-I、ハワイのUKIRT、カナリア諸島のリバプールとウィリアム・ハーシェルの望遠鏡、南アフリカのSAAO望遠鏡、NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡などがある。

ネイチャー誌の論文「近傍の超低温矮星TRAPPIST-1の周囲にある7つの温帯地球型惑星」には、ジロン氏やトリオー氏を含む30人の著者が記載されている。