超高温・超短周期の海王星型惑星を発見

【2020年9月30日 アストロバイオロジーセンター】

太陽以外の恒星を公転する系外惑星はこれまでに4000個以上発見されており、そのなかには公転周期が1日未満という超短周期の惑星もある。超短周期の軌道を持つ惑星として地球サイズのものと木星サイズのものは発見されていたが、その中間にあたる海王星サイズの惑星は発見例がなかった。そのため、この超短周期の軌道は「海王星砂漠」と呼ばれてきた。

アストロバイオロジーセンター・東京大学の成田憲保さんたちの研究チームは、NASAの系外惑星探査衛星「TESS」の観測データから、ちょうこくしつ座の方向約260光年彼方の恒星「LTT 9779」の周りを公転する、惑星候補天体「LTT 9779 b」を発見した。追加観測により、LTT 9779 bが本物の惑星であり、半径が地球の4.7倍、質量が地球の約29倍と海王星をやや大きくしたような系外惑星であることがわかった。

「LTT 9779 b」の想像図（提供：Ricardo Ramirez）

LTT 9779 bは主星から約250万km（太陽～水星の約23分の1）の距離をわずか19時間ほどで公転していて、「海王星砂漠」に見つかった初めての惑星となる。表面温度は摂氏1700度以上とみられている。

LTT 9779 bの質量・半径を、これまでに発見された系外惑星の質量・半径と一緒にプロットした図。LTT 9779 bがこれまでに惑星が発見されていなかった領域に位置していることがわかる。色の違いは惑星の発見法の違いに対応（提供：アストロバイオロジーセンター、Nature Astronomy誌掲載論文の図を一部日本語に改変）

これまでに超短周期の海王星型惑星が見つからなかった理由について、理論的には次のように説明されてきた。公転周期1日未満の超短周期の軌道では、水素を主成分とした惑星大気が惑星の重力を振り切って主星に流れ込んでしまったり、恒星からの強烈なX線や紫外線によって水素の大気が吹き飛ばされてしまうと予想されるため、十分に重力が強く大量の水素の大気を保持できる木星型惑星か、水素の大気を全て失ってしまった地球型惑星しか存在できないというものだ。

LTT 9779 bの発見は、この従来の理論とは矛盾している。LTT 9779 bは恒星が誕生してすぐにこの軌道にやってきたのではなく、他の惑星に弾き飛ばされるなどして比較的最近この軌道に移動してきた惑星であり、今後水素の大気を失って地球型惑星へと進化していく過程にあるのかもしれない。今後、軌道や大気を詳しく調べることにより、この仮説の妥当性が検証されるだろう。LTT 9779 bは太陽系の近くにある明るい恒星を公転しているため、さらなる追観測の研究に適した惑星であり、超高温となった海王星型惑星の大気がどのような性質を持つのかを調べるうえで絶好のターゲットにもなると期待される。