2018年03月02日 12時00分サイエンス

地球から700光年離れた惑星の大気中に大量の水が存在していることがNASAによって確認される

地球から約700光年離れた場所に位置する土星型惑星「WASP-39b」の大気に、大量の水蒸気が含まれていることが判明しました。NASAのハッブル宇宙望遠鏡とスピッツァー宇宙望遠鏡を使った観測によって明らかにされたもので、太陽系の惑星とは全く異なる星の成り立ち方を解明するきっかけになると考えられています。

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NASA Finds a Large Amount of Water in an Exoplanet's Atmosphere | NASA
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/nasa-finds-a-large-amount-of-water-in-an-exoplanets-atmosphere

WASP-39bは、恒星「WASP-39」の周りを公転する衛星で、大きさは太陽系の土星と同程度と考えられています。また、惑星の組成としてはその大部分がガスで占められており、いわゆる木星型惑星の仲間であるとも考えられています。

2基の宇宙望遠鏡で観測したデータをもとに、さまざまなノイズを取り除いた上で光の波長を分析した結果、WASP-39bの大気には大量の水分が存在する状態であることが明らかになってきました。以下のグラフはその組成を光の波長から分析した結果を示しており、水素(H)やヘリウム(He)、二酸化炭素(CO2)などの中に水(H2O)が含まれていることがわかります。また、大気中に水が含まれることから、この惑星では水は液体の状態ではなく、水蒸気として存在していることが推測されています。

WASP-39bに水が存在していることはこれまでにも予測されていましたが、今回の分析ではその予測の3倍にあたる量の水が存在していることが確認されたとのことで、研究者の間にも驚きが広がっています。特に、恒星WASP-39との距離が非常に近いことから、WASP-39bにそれほどまでに多くの水分が存在するということは、従来考えられてきた星の生まれ方とは全く異なるメカニズムで、このWASP-39bが誕生したことが推測されています。

WASP-39bが恒星WASP-39の周りを公転していることは前述しましたが、注目すべきはその距離です。地球と太陽の距離は「1AU」と表されますが、WASP-39bとその恒星の距離はわずか0.0486AUしかありません。つまり、地球よりも20倍も近い距離で恒星を公転しているWASP-39bは、わずか4.06日で恒星の周りを一周しています。これは、地球がおよそ365日かけて太陽の周りを一周していることを考えると、そこには想像を絶する世界が存在していることがわかります。

ちなみに、太陽系で太陽(恒星)に最も近い惑星である水星の場合、その距離は約0.39AU。つまり、WASP-39bは水星よりも内側の軌道を公転しています。このことから、WASP-39bには恒星からの猛烈な光と熱のエネルギーが浴びせられています。また、恒星の引力によって自転が完全にロックされているので、WASP-39bは常に同じ面を恒星に向けたまま公転しています。そのため、WASP-39bの太陽側の表面温度はセ氏776.7度にも達します。また、高温に熱せられた大気が惑星の裏側に強い風として吹き込むために、惑星全体がほぼ同じ高温にさらされている状態となっているとのこと。

このような状況では、もちろん水は液体で存在することができません。また、このような環境下で、水を多く含む惑星が誕生するというのは極めて考えにくいことといえます。ここから、この惑星の成り立ちが非常に特異なものであることが考えられています。

いま科学者が考えている有力な説は、遠く離れた場所で氷などがぶつかり合ったことで最初の惑星が誕生したのちに、何らかの原因によって軌道が変化し、恒星に非常に近い場所にまでやってきたというもの。宇宙望遠鏡科学研究所の調査員で、今回の調査を率いたHannah Wakeford氏は、「私たちは、太陽系のことを知るためには外の世界を見る必要があります。太陽系外惑星は、惑星の誕生が私たちが考えているよりも複雑で、新たな疑問を示してくれます。これは素晴らしいことです！」とコメントしています。

調査チームでは、2019年に打ち上げが予定されている次世代の宇宙望遠鏡「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」の高性能な観測装置を用いることで、より詳細で広範囲な分析を実施する予定を立てています。