太陽系外の巨大惑星には多くの謎が残る

SF作品では、触手を持つエイリアンが宇宙船に乗って地球を訪れるなど、スリリングな展開が見られます。地球外生命体の探索は、人々を宇宙探査へと惹きつける最大の誘惑の一つです。

天の川銀河の進化の歴史は非常に長い。地球に似た惑星に他の知的かつ技術的な文明が存在する場合、それらの文明は地球の文明とどのように異なるのでしょうか?

周知のとおり、天の川銀河のほとんどの星は太陽よりも数十億年古いものです。どうやら、ほとんどの地球外生命体は地球上の人類よりも長い進化を遂げてきたようだ。宇宙望遠鏡による観測により、最も古い星の年齢は137億歳である一方、地球は「わずか」46億年前に形成されたことが証明された。比喩的に言えば、人間はおそらく「部族の子供」に過ぎません。より進んだ文明がすべて最終的に自滅しない限り、異星人の文明は地球上の人類よりも進んだ段階に発展するのに十分な時間的優位性を持っています。

生命が存在する地球外惑星の探索を容易にするために、科学者はそれらの惑星が地球に似た環境を持っていると仮定することが多い。少し想像力に欠けるように思えますが、地球人にとってはこれが唯一の信頼できる「出発点」です。科学者が太陽系外に他の惑星が存在することを突き止めたのは 1990 年代になってからでした。今年3月現在、十分に強力な天体望遠鏡の助けにより、特定された太陽系外惑星の総数は5,000を超えています。

天文学者にとって驚きなのは、太陽系外の木星系惑星（木星に似ている）が、その恒星からそれほど遠い軌道上に発見されていないことだ。これらの惑星は、一般的に私たちの太陽系の惑星よりも恒星に近い軌道を回っており、多くは水星よりもさらに近い軌道を回っています。研究者らはまた、太陽系外惑星の軌道は一般的に非常に平坦な楕円形であり、太陽系の惑星のほぼ円形の軌道とは大きく異なることを発見した。

なぜこのようなことが起こるのでしょうか?太陽のような恒星の周りに巨大惑星が形成されることは不可能だと考える人もいます。太陽が最初に形成されたとき、より軽いガス（ヘリウムや水素など）が巨大惑星の主成分でした。これらは強い太陽風によって太陽系の中心核から「吹き飛ばされ」、木星のような「大きなもの」を形成する時間はないだろう。

他の恒星系では、太陽から木星までの距離と同程度の距離で巨大惑星が形成されるはずだったが、それらの巨大惑星は徐々に恒星に向かって移動したか、外部の力によって恒星系に「投げ戻された」。

巨大惑星が恒星に向かって移動する理由としては、高密度の原始星雲が巨大惑星の公転を妨げ、巨大惑星を「内側に落ちる」ように強制し、軌道半径がどんどん小さくなるためと考えられます。同様の質量を持つ複数の巨大惑星が同時に形成された可能性もあるが、いずれの巨大惑星も支配的な重力の役割を果たさなかったため、システム全体が長い間不安定な状態にあった。重力が増減するにつれ、2 つ以上の巨大惑星が互いに衝突し、巨大惑星は恒星に近い領域に押しやられたり、恒星系から投げ出されて恒星の間を「さまよう」自由惑星になったりします。

計算により、地球のように恒星から液体の水が存在するのに適した距離にある惑星が、上記の巨大惑星群の中に出現することは不可能であることが判明した。巨大惑星は、恒星に非常に近い領域では、地球型惑星のような安定した軌道を持ちません。恒星からの距離が非常に遠い場合、巨大惑星の軌道は楕円形になる傾向があり、強い重力の乱れを引き起こすため、地球のような「小さなやつ」は安定した軌道に長く留まることができません。巨大惑星の「隣人」は、それを軌道から外し、宇宙の深淵に「投げ込む」ことを強いるだろう。

これまでのところ、地球上の人間が太陽系外惑星を自分の目で見ることは難しく、太陽系外惑星を発見するには間接的な方法に頼ることが多い。これらの惑星のいくつかの特徴については分かっていますが、これらの惑星に生命が存在することを証明するにはまだ程遠い状況です。したがって、太陽系外惑星のさらなる謎をさらに探査する必要がある。