「史上最もふわふわした惑星」は綿菓子のように見えます！

猫の小人の上にマシュマロ惑星: 風変わりで愛らしい発見

赤色矮星銀河の低密度ガス巨大惑星：TOI-3757 bの形成の謎が解明

天文学者たちは、地球から580光年離れた冷たい赤色矮星を周回する、マシュマロほどの密度を持つ巨大ガス惑星を発見した。この木星のような太陽系外惑星は、赤色矮星を周回する惑星としてはこれまでに観測されたものの中で最も密度が低い。

赤色矮星は最も小さく、最も暗い恒星であり、核融合によって中心核で水素をヘリウムに変換する。これは天文学者が「主系列」と呼ぶ恒星のライフサイクルの段階である。赤色矮星は太陽よりもはるかに低温であるにもかかわらず、非常に活発であることが知られており、周回する惑星の大気を剥ぎ取るほどの強力なフレアを放出することがあります。

これらの激しい噴火により、赤色矮星系は、新たに発見された TOI-3757 b のようなふくらんだ太陽系外惑星を探索するには、ありそうもない、住みにくい場所となっている。この惑星は赤色矮星に非常に近いため、わずか3.5地球日で一周します。これは太陽に最も近い惑星である水星の25倍の速さです。その直径は太陽系最大の惑星である木星の直径よりわずかに大きく、約10万マイル（15万キロメートル）です。

「赤色矮星の周りの巨大惑星は、従来、形成が困難だと考えられてきた」と、ワシントンD.C.のカーネギー研究所の天文学者で研究リーダーのシュバム・カノディア氏は、国立科学財団のNOIRLabの声明で述べた。 （NOIRLabは、この研究で使用された望遠鏡の一部を担当しています）

「これまで、私たちはドップラー探査の小さなサンプルからこの現象を観測しただけだが、通常、これらの赤色矮星からはるかに離れたところにある巨大惑星が発見される」と彼は語った。 「これまで、赤色矮星に近いガス惑星を確実に発見できるほどの惑星のサンプルがなかった。」

カノディア氏とその同僚は、このような過酷で極端な条件下で低密度の巨大ガス惑星がどのように形成されるのかを説明できるかもしれないと考えている。彼らは、TOI-3757 b の密度が低いのは主に 2 つの要因によるものだと提唱しています。

1 つ目は、巨大ガス惑星の形成に関係しています。巨大ガス惑星は、地球の約 10 倍の質量を持つ巨大な岩石の核から始まり、すぐに大量の周囲のガスを引き寄せて木星のような形を形成します。

研究チームは、TOI-3757 bが周回する赤色矮星の重元素含有量が少ないことから、この太陽系外惑星の岩石核の形成がゆっくりだった可能性があると考えている。これにより、岩石核へのガスの集積が遅れ、TOI-3757 b の全体的な密度に影響が及ぶと考えられます。

第二に、天文学者たちはTOI-3757 bの軌道が平らな円のようなわずかに楕円形であるため、赤色矮星に近づくことがあると考えている。この近さにより惑星は過熱し、大気が膨張するだろう。

TOI-3757 bはもともとNASAのトランジット系外惑星探査衛星（TESS）ミッションによって発見された。TESSミッションは、惑星が恒星の表面を通過（横切る）する際に生じる光のわずかな低下を観測することで系外惑星を見つけるものである。カノディア氏と彼のチームはその後、地上に設置されたさまざまな機器を使用してこの最初の発見を追跡調査しました。

TESSの観測によりTOI-3757 bの直径が決定され、科学者らはアリゾナ州のキットピーク国立天文台とテキサス州のマクドナルド天文台の機器を使用して、太陽系外惑星の視線速度、つまり視線に沿って移動する速度を測定した。これらの結果から、天文学者たちは、この惑星の質量は木星の約4分の1、つまり地球の約85倍であると計算した。

TOI-3757 bの直径と質量がわかったことで、研究チームはこの巨大ガス惑星の密度を1立方フィートあたり約0.6オンス（17グラム）と計算することができた。このことから、TOI-3757 b の密度は、太陽系で最も密度の低い惑星である土星の半分以下、つまり水の約 4 分の 1 の密度であると計算できます。

これは、太陽系外惑星の密度がマシュマロと同程度であり、巨大惑星を入れるのに十分な大きさの浴槽があれば、水に浮くだろうということを意味する。

研究チームは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使って、このふわふわした太陽系外惑星の特異な大気をさらに研究し、他の恒星系で同様の惑星を探すことを望んでいる。

「かつては赤色矮星の周囲には非常に稀だと考えられていたこうした巨大惑星系をさらに発見することが、惑星形成を理解する上での私たちの目標の一つです」とカノディア氏は結論付けている。

チームの調査結果は『アストロフィジカル・ジャーナル』に掲載された。

著者: ロバート・リー

FY: マシュマロプラネット

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