行方不明の木星事件: ガス巨大惑星は小さな赤い星の周りに姿を現さない

赤色矮星の惑星系にガス巨大惑星が少ないのは観測から出た事実ですが、生命の発生については氷衛星の観測がこれからの段階ではハビタルゾーンの岩石惑星だけに生命発生の舞台を求めるのは時期尚早。以下、機械翻訳。
行方不明の木星事件: ガス巨大惑星は小さな赤い星の周りに姿を現さない
2023年6月1日 ニュースリリース
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木星の不足は、潜在的に居住可能な地球に似た惑星が赤色矮星の周囲に容易には出現しない可能性を示唆している。

小さな赤色矮星の周りにある木星のような惑星のアーティストの構想。
メリッサ・ワイス、CfA
マサチューセッツ州ケンブリッジ – 天文学者らは、赤色矮星と呼ばれる宇宙で最も小さく最も一般的な種類の星には、木星のような大きな惑星が存在することは非常にまれであることを明らかにしました。 この木星の類似体の欠如は、赤色矮星の周囲の地球に似た惑星の開発や、地球外生命体が生息できる世界の探索に大きな影響を与える可能性がある。

木星は、地元最大の惑星としての特徴にふさわしく、太陽系の進化において主要な役割を果たしてきました。 科学者たちは、木星が最終的に地球が居住可能になるための舞台を整え、私たちの世界の形成、大きさ、構成に影響を与えていると考えています。 したがって、赤色矮星系に巨大なガス巨人が存在しないということは、存在する岩石の世界が、特に地球の生命に優しい場所に進化していない可能性があることを示唆している。

「私たちは、最も質量の小さい星には木星が存在しないことを示しました。これは、木星が太陽から受け取るのと同じ量の星の光を受け取る木星質量の惑星を意味します」と、天体物理学センターの研究者エミリー・パスは言う。 ハーバード大学およびスミソニアン博物館 (CfA) であり、その結果を伝える天文学ジャーナルに掲載される新しい研究の筆頭著者。 「この発見は、赤色矮星の周りには真に地球に似た惑星が不足している可能性があることを示唆していますが、これらの星系についてはまだわかっていないことがたくさんあるため、私たちは常に心を開いておく必要があります。」

多くの赤色矮星は私たちの最も近い宇宙の隣人であるため、この発見はさらに重要です。 その近さは、冷たくて薄暗い赤色矮星がまぶしさで惑星を圧倒しないという事実と相まって、系外惑星の大気を調査するための最も適したターゲットとして確立されており、現在および今後数十年間の重要な研究優先事項となっている。

「この研究のために我々が観察したピップスキークの赤色矮星は、宇宙の最も近い隣人です。つまり、それらの惑星はジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による詳細な検査の理想的な候補です」と、研究の共著者でハーバード大学教授のデビッド・シャルボノー氏は言う。 大学および天体物理学センターのメンバー | ハーバード大学とスミソニアン大学。 「しかし現在、木星や土星のような冷たいガス巨人がこれらの星の周囲には非常にまれであるという強力な証拠が得られているため、最終的に研究することになる温帯の岩石惑星は、地球上の予想から大きく逸脱する可能性があります。」

木星の惑星の頻度を測定するために、パスらは、それぞれが太陽の質量のわずか 10 ～ 30% にすぎない 200 個の小型赤色矮星からなる前例のない大集団を調べた。 このような小さな赤色矮星は宇宙の標準であり、私たちの銀河系にある太陽サイズの星の数をはるかに上回っています。 この観測は、2016 年から 2022 年にかけて、主にアリゾナ州にあるフレッド ローレンス ホイップル天文台とチリのセロ トロロ インターアメリカン天文台から収集されました。

研究者らは、恒星のデータセットから大きな系外惑星を探るために動径速度技術を利用しました。 惑星が主星の周りを周回するとき、天体の重力の相互作用により星はわずかに「ぐらつき」ますが、その影響は星明かりの詳細な読み出しで確認できます。

研究者らは、星のサンプル全体から、木星に相当する惑星を一つも検出しませんでした。 研究者らは、固有の統計的不確実性に基づいて、木星が低質量の赤色矮星系の 2% 未満で発生すると安全に言うことができます。

この発見は、木星ほどの距離に巨大な惑星が存在することが多い太陽のような中型の恒星に関する同様の調査とは明らかに対照的である。 これらの世界の膨大な質量、つまり木星だけで他のすべての惑星を合わせたよりも多くの質量を含むことは、巨大な重力に変換され、巨大な重力は他の天体への広範囲にわたる影響に変換されます。

「太陽系では、木星がいじめっ子です」とシャルボノー氏は言う。 「地球を現在のような形にしている要因の多くは、太陽系の歴史の初期段階で木星がしていたことに遡ります。」

最も重要な出来事の中には、太陽系の存在の最初の数億年における木星の移動があります。 太陽系の彼方で形成された後、木星は他の外惑星とともに太陽に向かって内側に移動したと理論化されています。 その過程で、木星の強力な重力により、氷を多く含む彗星天体が太陽系内部の 4 つの岩石世界との衝突コースにばら撒かれました。

多数の氷天体が私たちの若い惑星に衝突すると、それらは潜在的に有機（炭素を含む）分子とともに大量の水をもたらしました。 私たちの世界の表面に水が溜まり、海が形成され、その中で有機分子が何百万年もの間混ざり続けたと考えられています。 最終的に、分子は複雑さを進化させ、自己複製を開始し、私たちが生命と呼ぶものに移行しました。

木星がなければ、このような状況は実現しなかったかもしれず、生命への旅は決して始まらなかったかもしれません。

新しい発見は、私たちの太陽系の少なくとも1つの世界が居住可能になる原因となった状況が、小さな赤い星がホストする太陽系には当てはまらない可能性が高いことを示唆していますが、地球外生命体に関して言えば、扉はまだ閉ざされていません。 これらのシステム。

「木星が存在しないからといって、必ずしも赤色矮星の周囲の岩石惑星が居住不可能であることを意味するとは考えていません」とシャルボノー氏は言う。

木星に似た巨大惑星が明らかに存在しないということは、より小さな岩石天体を構築するためにより多くの原材料が利用可能であることを意味します。なぜなら、この材料は木星のような世界に組み込まれていないからです。 実際、他の研究では、赤色矮星の固体世界は、太陽のような星の周りの固体世界よりもそれに応じてサイズが大きくなる傾向があることが示されています。

これに関連して、赤色矮星の周囲では、太陽のような恒星の周囲に岩石惑星がより多く形成されているようです。 たとえば、有名なTRAPPIST-1惑星系は、水星が太陽に近いよりも主赤色矮星にはるかに近い軌道に7つの岩石世界を詰め込んでいます。

一言で言えば、赤色矮星の惑星系は私たちの惑星系とはまったく異なります。 そしてその違いはおそらく、私たちがまだ気づいていない豊かな居住可能性の可能性につながる可能性があります。

「私たちの研究は、地球と同様の質量を持つ岩石の世界や、軌道を周回する赤色矮星が、私たちの惑星とはまったく異なる環境で生まれ育ったということを示唆しています」とパス氏は言う。 「私たちは、宇宙の近隣にある惑星の遠隔探査を進める中で、それが正確に何を意味するのかを知ることに興奮しています。」

研究チームの他のメンバーには、ジェニファー・ウィンターズ (CfA およびウィリアムズ大学)、ジョナサン・アーウィン (CfA および英国ケンブリッジ大学)、デビッド・レーサム、ペリー・バーリンド、マイケル・カルキンス、ギルバート・エスケルド、およびジェシカ・ミンク (CfA) が含まれます。

天体物理学センターについて | ハーバード大学とスミソニアン大学

天体物理学センター | ハーバード & スミソニアンは、宇宙の性質に関する人類の最大の未解決の疑問を問い、そして最終的にはそれに答えることを目的としたハーバード大学とスミソニアン博物館のコラボレーションです。 天体物理学センターはマサチューセッツ州ケンブリッジに本部を置き、米国内および世界中に研究施設を置いています。