TESS探査機は、科学者が31光年離れた居住可能な惑星を発見するのを助けます

天文学者たちは、NASAのトランジット系外惑星探査衛星（TESS）から得られた大量の研究結果を共有している。その中には、太陽系のはるか彼方に存在する可能性のある超地球の発見も含まれている。

この惑星は、地球から約31光年離れたうみへび座にあるM型矮星GJ 357の周りを回っていると言われています。GJ 357 dと呼ばれるこの惑星は、地球の少なくとも6倍の質量を持ち、55.7日周期で恒星を周回します。その距離は、地球と太陽の距離のわずか20%です。

この軌道では、GJ 357 dはもし私たちの太陽系にあったら、焼けつくような高温になるでしょう。しかし、その親星は私たちの太陽よりもはるかに暗いため、スーパーアースは液体の水が存在するのに十分な温度である可能性があります。この特徴は、太陽系外惑星のハビタブルゾーンを定義するものです。

「これは人類が初めて生命が存在する可能性のある近傍のスーパーアースを発見したもので、広範囲に及ぶ我々の小規模かつ強力なミッションであるTESSの助けを借りて発見されたものであり、非常に興奮しています」とコーネル大学カール・セーガン研究所所長の天文学者リサ・カルテネッガー氏はニュースリリースで述べた。

GJ 357 システムに関連する発見は、Astronomy & Astrophysics 誌および Astrophysical Journal Letters 誌に掲載された研究論文に詳しく記載されています。

GJ 357 dの発見は複雑な作業でした。その作業は、昨年打ち上げられたばかりのTESS衛星からのデータから始まりました。TESSは、惑星が親星の前を横切る兆候を空から探査します。NASAの現在は運用停止となったケプラー宇宙望遠鏡も、このトランジット追跡技術を用いて数千もの候補惑星を特定しました。

TESSの観測結果によると、この矮星にはGJ 357 bと呼ばれる超近距離惑星が存在し、この惑星はわずか3.9地球日で公転しています。この惑星に大気がないと仮定すると、科学者たちはGJ 357 bの平衡温度を華氏490度（摂氏254度）程度と推定しました。

「GJ 357 bは『ホットアース』と呼んでいます」と、カナリア諸島天体物理学研究所の天体物理学者エンリック・パレ氏はNASAのニュースリリースで述べています。「生命が存在する可能性は低いものの、現在知られているトランジット系外惑星の中で3番目に地球に近い惑星であり、その大気の組成を測定するのに最適な岩石惑星の一つとして注目に値します。」

天文学者たちは、この高温の惑星をより正確に特定するために、地上観測に目を向けました。これらの観測結果は、惑星の重力によって生じる恒星の位置のわずかな揺れを測定するという、別の手法を用いて分析されました。

解析の結果、GJ 357 bの存在が確認されただけでなく、さらに外側の軌道で恒星を周回する2つの惑星が存在することが判明しました。1つはGJ 357 cで、地球の少なくとも3.4倍の質量を持ち、9.1日周期で恒星を周回する高温の惑星です。もう1つはGJ 357 dです。

GJ 357 dに大気がない場合、その平衡温度は不快なほど低く、華氏マイナス64度（摂氏-53度）程度になるだろう。しかし、この距離にある岩石惑星としては予想されるように大気が存在する場合、気温はより穏やかになり、生命が存在する可能性ははるかに高くなるだろう。

「厚い大気を持つ惑星GJ 357 dは、地球のように表面に液体の水を維持できる可能性があり、まもなく稼働する望遠鏡で生命の兆候を見つけることができるだろう」とカルテネッガー氏は述べた。

GJ 357とその惑星に関する研究は、今週マサチューセッツ州ケンブリッジのMITで開催された第1回TESS科学会議に合わせて発表されました。TESSミッションはMITが主導・運用し、NASAゴダード宇宙飛行センターが管理しています。このミッションには、12以上のパートナーが参加しています。

今週初め、TESSチームは、TOI 270（約73光年離れた、かがく座にあるもう一つのM型矮星）を周回する3つの太陽系外惑星を発見したと報告しました。（ちなみに、TOIは「TESS Object of Interest（関心対象）」の略です。）

最も内側の惑星TOI 270 bは、GJ 357 bに似た高温のスーパーアースであると考えられています。ネイチャー・アストロノミー誌に掲載された論文によると、科学者たちは、他の2つの惑星TOI 270 cとdは海王星の約半分の大きさで、組成も海王星に似ている可能性が高いと述べています。

このような「ミニ海王星」は私たちの太陽系には存在しません。

「この系の興味深い点は、その惑星が既知の惑星の大きさの明確なギャップにまたがっていることだ」とベルギーのリエージュ大学の博士研究員フラン・ポズエロス氏は語った。

「惑星が地球の1.5倍から2倍の大きさを持つことは稀です。これは惑星の形成過程に関係していると考えられますが、依然として非常に議論の多いテーマです」とポズエロス氏はNASAのニュースリリースで述べています。「TOI 270は、この差の限界を研究するための優れた実験室であり、惑星系がどのように形成され、進化していくのかをより深く理解するのに役立つでしょう。」

これらはすべて始まりに過ぎない。TESS の主なミッションはさらに 1 年間続く予定であり、データ分析はさらに何年も続く可能性がある。

ネイチャー・アストロノミー誌の論文「近傍の静かなM型矮星TOI-270を通過するスーパーアースと2つの準海王星」の著者は、ポズエロスのほか、マクシミリアン・ギュンターとイアン・ウェイトである。

パレ氏とカルテネッガー氏は、天文学・天体物理学誌に掲載された論文「大気特性の解析に最適なトランジット型の高温地球サイズの惑星を含む、近傍M型矮星GJ 357周辺の惑星系」の76名の著者の一人です。筆頭著者はラファエル・ルケ氏です。

カルテネッガー、ルケ、パレに加え、アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ誌に掲載された論文「GJ 357 dの居住可能性：可能性のある気候と観測可能性」の著者には、ジャック・マッデン、ジファン・リン、サラ・ルグハイマー、アンティゴナ・セグラ、ネストル・エスピノーザが含まれています。