低温の星のハビタブルゾーンをかすめるスーパーアースを発見!

すばる望遠鏡の赤外線分光装置IRD(InfraRed Doppler)による観測で、赤色矮星(M型星)をまわる太陽系外惑星「ロス508b」が発見されました。この惑星は質量が地球の約4倍のスーパーアースで、惑星の表面には液体の水が存在している可能性があるとのことです。

IRDは、ドップラー法で系外惑星を探索するための観測装置です。星のまわりに惑星があると、惑星の公転の影響で星が「ふらつき」ます。ドップラー法は、そのふらつきを検出して系外惑星を探す方法です。ドップラー法ではこれまで可視光での観測が主流でしたが、IRDでは赤外線を使って観測を行います。

今回発見された惑星型の模式図。緑色はハビタブルゾーンを表しています。「ロス508」の公転軌道が楕円の場合、周期的にハビタブルゾーンを横切ることになります(破線部分)。Image Credit: アストロバイオロジーセンター
今回発見された惑星系の模式図。緑色はハビタブルゾーンを表しています。「ロス508b」の公転軌道が楕円の場合、周期的にハビタブルゾーンを横切ることになります(破線部分)。Image Credit: アストロバイオロジーセンター

ハビタブルな岩石惑星の発見に向け注目される赤色矮星

ケプラー望遠鏡やTESSなどの活躍もあり、これまで5000を超える数の太陽系外惑星が発見されています。ただハビタブルゾーン(液体の水が存在できる領域)にある地球のような岩石惑星はあまり多くは見つかっていません。

そこで注目されているのが赤色矮星です。銀河系にある恒星のうち4分の3は赤色矮星といわれています。赤色矮星は太陽より質量が小さく表面温度が低い星(表面温度が4000℃以下)で、より高温な恒星と比べるとハビタブルゾーン(液体の水が存在できる領域)が恒星の近くに存在します。トランジット法(惑星が手前を横切った際の恒星の明るさの変化をとらえる方法)やドップラー法では、恒星から近い惑星のほうが発見しやすいのです。

また赤色矮星は、質量が小さいので惑星によって引き起こされる「ふらつき」が大きくなるため、惑星を見つけやすくなります。さらに赤色矮星は太陽の近くにも多数存在しています。近い距離でハビタブルな岩石惑星が発見されれば、将来的な詳細観測がしやすいという利点もあります。

ただ赤色矮星は低温で暗く、可視光での探索では系外惑星はわずかしか見つかっていませんでした。IRDは、赤色矮星が比較的明るい赤外線を使い系外惑星を探します。またIRDでは、人が歩く程度の速さ(秒速2m)程度の恒星のわずかな速度のふらつきを検出することができ、ドップラー法での高精度な観測が可能です。

今回、系外惑星が発見された赤色矮星は、地球から約37光年の距離にある、太陽の5分の1の質量をもつ「ロス508」です。惑星「ロス508b」の質量は地球の約4倍、中心星からの距離は0.05au(天文単位。1auは太陽〜地球間の距離に相当する約1億5000万km)で、ハビタブルゾーンの内縁部にあります。

なおロス508bは楕円軌道をもつ可能性が高く、その場合は約11日の公転周期でハビタブルゾーンを横切ることになります。「ロス508b」は今後、低温度星まわりの生命居住可能性について検証するための重要な観測対象となります。

IRDは2018年にファーストライトを迎えました。2019年からは、IRDを用いて晩期赤色矮星を戦略的に観測し系外惑星を探査するプロジェクト(IRD-SSP)が始まりました。今回発見された「ロス508b」はIRD-SSPで初めて発見された系外惑星です。

これまで低温度星のまわりの惑星は3例しか知られていませんでした。IRD-SSPによって新たな系外惑星が今後も発見されることが期待されています。

(参照)アストロバイオロジーセンター(1)(2)