TOI-1752系で確認された対照的な2惑星、灼熱の内側惑星とハビタブルゾーンの外側惑星

地球から約337光年離れた赤色矮星、TOI-1752の周囲で、性質の大きく異なる2つの系外惑星が確認された。内側を回るTOI-1752 bは、約0.94日という極端に短い周期で公転する小型惑星。強い放射を受けることから、研究や報道では「溶岩世界」と表現されている。一方、外側のTOI-1752 cは、約32.7日周期で公転するサブ・ネプチューンで、楽観的ハビタブルゾーンに関連する軌道に位置する。9111213

ただし、「ハビタブルゾーン」は生命や液体の水が確認されたという意味ではない。恒星から受けるエネルギーが、特定の大気条件のもとで表面に液体の水を保てる可能性がある範囲を指す分類にすぎない。

どのように2つの惑星を確認したのか

NASAのトランジット系外惑星探索衛星（TESS）は、惑星が恒星の手前を横切る「トランジット」の際に、恒星の明るさが周期的にわずかに暗くなる現象を探す。この方法で惑星候補を見つけられるが、食連星など、惑星ではない天体が似た信号を生む可能性もある。そのため、追加観測によって偽陽性を見分ける必要がある。異なる波長帯でトランジットを測る多色測光は、その検証方法の一つだ。1

アンダルシア天体物理学研究所（IAA-CSIC）が主導した研究では、TESSの宇宙からのデータに加え、地上望遠鏡による観測も組み合わせた。カナリア諸島のテイデ天文台では、カーロス・サンチェス望遠鏡に搭載された多色カメラMuSCAT2による追観測が行われたと報告されている。1112

その結果、TOI-1752 bとTOI-1752 cはいずれも、TOI-1752を通過する惑星として確認された。論文では、近傍にあるM1V型の赤色矮星を巡る2つの小型惑星として、両者の半径と公転周期が示されている。13

TOI-1752 b：1日未満で恒星を回る「溶岩世界」候補

TOI-1752 bの半径は地球の約1.69倍で、公転周期は約0.94日。NASAの系外惑星アーカイブでも、通過によって確認された惑星として登録されている。5

この惑星は赤色矮星のすぐ近くを回っているため、恒星から非常に強い放射を受ける。その極端な加熱環境が、「溶岩世界」という呼び名につながっている。513

もっとも、これは表面の溶岩を直接観測したという意味ではない。強い放射を受ける軌道から、特に高温の環境になっている可能性を示す、モデルに基づく表現として理解するのが適切だ。

半径の分類では、TOI-1752 bはスーパーアースに当たる。ただし、この名称は地球と同じ表面環境を持つことを意味しない。ここでは主に、より大型の海王星型惑星と区別するためのサイズ分類として使われている。

TOI-1752 c：地球の約2.29倍のサブ・ネプチューン

外側の惑星TOI-1752 cは、NASAのカタログで海王星型の系外惑星とされている。質量は地球の約5.86倍、半径は木星の約0.204倍、地球の約2.29倍。恒星から約0.1614天文単位の距離を、32.7日で1周する。2

研究論文が示すより精密な値は、公転周期が32.7144日、半径が地球の2.29倍で、NASAのカタログ値とも整合する。213サイズとしては地球と海王星の中間に位置するが、半径だけから内部構造を特定することはできない。岩石質の表面を持つのか、厚い水素主体の外層に覆われているのか、高圧の水の層があるのか、別の構造なのかは、今後の観測課題となる。

報道では、TOI-1752 cが地球に近い量の放射を受け、平衡温度が約18～20℃と見積もられるとも伝えられている。ただし、これらは報告された推定値であり、地球のように温暖な表面が存在する証拠ではない。10

「ハビタブルゾーン」をどう受け止めるべきか

惑星がハビタブルゾーンにあるとされるのは、適切な大気条件があれば、表面に液体の水が存在できる可能性がある距離に位置するためだ。しかし、その大気条件が実際に存在することまで示す分類ではない。

特にTOI-1752 cのようなサブ・ネプチューンでは、大気と内部構造が重要になる。厚い揮発性物質の外層があれば、恒星から地球と同程度のエネルギーを受けていても、表面の圧力や温度は地球とは大きく異なる可能性がある。雲、大気の組成、大気循環、固体表面の有無も、「居住可能」という言葉の意味を左右する。

今回の研究記録から、TOI-1752 cで生命の兆候（バイオシグネチャー）が確認されたとは言えない。まず大気の有無や成分を調べるには、恒星の明るい光の中から惑星大気の信号を分離するトランジット分光観測など、さらなる観測が必要になる。

K2-18 bとの比較

TOI-1752 cは、赤色矮星を巡るサブ・ネプチューンとして、K2-18 bとの比較を招きやすい。NASAの系外惑星アーカイブによると、K2-18 bは公転周期32.94日、半径は地球の約2.37倍で、両者は軌道周期とサイズが近い。3

この比較は研究上有用だが、2つの惑星が同じ性質を持つとは限らない。公転周期や大きさが似ていても、質量、大気、雲の性質、内部組成まで一致するとは限らない。TOI-1752系の場合は、同じ恒星を巡る内側と外側の惑星を同時に比較できる点にも価値がある。

2つの惑星が科学者に教えること

TOI-1752 bは1日未満で恒星を周回するのに対し、TOI-1752 cは約33日をかけて1周する。極端に異なる軌道環境にある2惑星を同じ恒星系で調べれば、惑星の形成と移動、強い恒星放射による大気の喪失や変化、半径と内部組成の関係を探る手がかりになる。

この研究は、英国王立天文学会の学術誌 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society に掲載された論文として示されている。1213今後、TOI-1752 cの質量と大気を詳しく測定できれば、ガスを多く含むサブ・ネプチューンなのか、水に富む世界なのか、それとも別の中間サイズ惑星なのかを絞り込めるだろう。そして、ハビタブルゾーンの軌道にあるという事実だけから、惑星についてどこまで推測できるのかも、より明確になるはずだ。