太陽系外惑星の姿を直接撮影することに成功：ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡

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　ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が、複数の太陽系外惑星の姿を直接撮影することに成功したそうだ。

　それら4つの巨大惑星は、地球からペガスス座の方角へ129光年離れた「HR 8799」と呼ばれる若い恒星を巡っている。

　その大気には二酸化炭素のほか、炭素・酸素・鉄が含まれており、これまでに判明していることも踏まえて考えれば、太陽系の土星や木星と同じプロセスで形成された可能性が高いという。

　4つの太陽系外惑星を宿す「HR 8799」は、とても若い恒星だ。私たちが暮らしている太陽系は誕生から46億年が経過しているが、HR 8799はまだ3000万年しかなっていない。

　この惑星系はまだ形成過程にあり、激しい熱を帯びているために大量の赤外線を放射している。それゆえに、私たちの太陽や惑星がどのように形成されたのかを知るヒントになる。

　今回ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、光の特徴から太陽系外惑星の大気成分を推測するだけでなく、その姿を直接捉えることに成功している。

　そこから明らかになったのは、HR 8799の巨大惑星にははっきりとした二酸化炭素の特徴があるということだ。

　このことから、その大気には炭素・酸素・鉄などの重元素もかなりの割合で含まれていると言うことができる。

　また、これまでの知見とあわせて考えるのなら、その巨大惑星は太陽系の木星や土星と同じようにして形成された可能性が高いという。

　巨大惑星が形成されるプロセスは主に二つある。

　一つは、ゆっくりと固体のコアが成長することで、周囲のガスを取り込んでいくというもの。もう一つは、若い恒星の降温円盤が急速に崩壊することで誕生するというもの。

　木星や土星は前者のプロセスで誕生したが、それは今回の巨大惑星も同様である。

この画像を大きなサイズで見る赤外線で観測されたHR 8799の巨大惑星の姿。色は光の波長に応じて割り当てられたもので、青は4.1ミクロン、緑は4.3ミクロン、赤は4.6ミクロンの光を表す。恒星は星マークの位置にあるが、その光はコロナグラフによって遮られている/ASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI)

　研究チームは、HR 8799だけでなく、地球から約96光年離れた「51 Eridani」も観測対象とした。

　この惑星系には「51 Eridani b」と呼ばれる巨大ガス惑星が存在し、今回の観測では、この惑星の大気中にも二酸化炭素が含まれていることが明らかになった。

　これは、ジェイムズ・ウェッブ望遠鏡が複数の惑星で詳細な大気分析を行えることを示す重要な成果だ。

この画像を大きなサイズで見るジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、若い太陽系外惑星「51 Eridani b 」の画像も撮影した。この画像には、4.1 ミクロンの光を赤で表すフィルターが含まれている。NASA、ESA、CSA、STScI、W. Balmer (JHU)、L. Pueyo (STScI)、M. Perrin (STScI)

　こうした研究は私たち自身を知ることにもつながる。太陽系は生命を宿す惑星系としてきわめてユニークだが、宇宙全体から見た場合、その成り立ちはどれほど特殊、あるいはありふれたものなのだろうか？

　米国ジョンズ・ホプキンス大学の天体物理学者ウィリアム・バルマー氏は、今回の研究の目的について、「他の太陽系と比較して、私たちの太陽系や、私たち自身のような生命を理解し、私たちの存在を位置づけること」と、ニュースリリースで語っている。

私たちは他の太陽系の画像を撮り、それが私たちの太陽系とどれほど似ているか、あるいは似ていないのか調べたい。そこから私たちの太陽系がどれほど特殊なのか、あるいはどれほど一般的なのかを明らかにするのです（ウィリアム・バルマー氏）

　バルマー氏によると、こうした巨大惑星は惑星系の形成にきわめて大きな影響を与えるという。それは他の惑星の形成や居住可能性を守ることもあれば、破壊することもある。

　だからこそ、巨大惑星の「形成過程を理解することは、地球型惑星の居住可能性を探るうえで重要」なのだ。

　とは言え、太陽系の外にある惑星は恒星より何千倍も暗く、直接観測することは難しい。

　今回それが可能になったのは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のコロナグラフのおかげだ。

　この観測機器は、恒星の部分を遮光してその周囲のコロナだけを観測することができる。

　研究チームは、今後もコロナグラフを利用して巨大惑星を解析し、その組成を検証していく予定であるとのことだ。

　この研究は『The Astrophysical Journal』（2025年3月17日付）に掲載された。

References: Iopscience.iop.org / Webb telescope captures its first direct imag | EurekAlert!

本記事は、海外の記事を基に、日本の読者向けに重要なポイントを抽出し、独自の視点で編集したものです。