M型星はやっぱりつらい。スーパーフレアが系外惑星に与える影響を世界で初めて定量化

7/17(水) 8:56配信

M型星はやっぱりつらい。スーパーフレアが系外惑星に与える影響を世界で初めて定量化

京都大学は7月16日、同大学の山敷庸亮氏をはじめとした国際研究チームによって、太陽型の恒星で発生するスーパーフレアや波長の短い極紫外線が惑星にどのような影響を与えるのか、その評価を定量化することに世界で初めて成功したと発表しました。

近年続々と発見されている太陽系外惑星のなかには、主星（惑星が公転している恒星）からの距離が適度で、生命に適したハビタブルゾーンに位置するものがいくつも見つかっています。

系外惑星の探査でよく使われる「トランジット」（惑星が恒星の手前を横切る現象）を利用した観測方法の特性上、ハビタブルゾーンに存在するとされる系外惑星の多くは、質量の小さなM型の恒星に見つかってきました。そのなかには地球からおよそ4.2光年しか離れていない恒星「プロキシマ・ケンタウリ」を11.2日ほどで公転する「プロキシマ・ケンタウリb」も含まれています。

ところが、M型の恒星は太陽（G型の恒星）に比べて活発で、生命に致命的な影響を与えかねないスーパーフレアがたびたび発生すると見られているため、「ハビタブルゾーンにある」とされる系外惑星でも、生命に適した環境が維持できないのではないかとする説もありました。

今回の研究では、系外惑星で想定される大気組成の絞り込み（「窒素と酸素」「二酸化炭素」「水素」の代表的な3パターン）、恒星から飛来するコロナ質量放出（フレアとともに多量のプラズマが放出される現象）のシミュレーション、予想されるフレアのエネルギーを発生頻度別に定量化する作業などを行い、ハビタブルゾーンにあるとされる系外惑星や太陽系の惑星に対するフレアの影響を詳細に解析しました。

その結果、フレアが到達したときの地表における想定被ばく量は、1気圧の大気が存在していればほとんどの環境で最大数シーベルトに留まることから、地球タイプの生命体にとって致命的なレベルにはならないことがわかりました。さらに、系外惑星が地球のように2つの極を備えた磁場を持っている場合、被ばく量がより減少することも判明しています。

しかし、X線の波長に近い極紫外線の影響を検討してみると、M型の恒星におけるハビタブルゾーンは恒星に近すぎるため、そこにある系外惑星の大気は地球の70倍前後の勢いで失われてしまうこともわかりました。たとえハビタブルゾーンを公転していたとしても、紫外線によって大気が失われれば地表面での被ばく量が増え、生命にとって過酷な環境になってしまうのです。

また、主星にそれだけ近いところを公転していると、地球に対する月のように系外惑星の片面だけが主星に向き続ける「潮汐固定（潮汐ロック）」の状態に入る可能性が高まります。結果として系外惑星は十分な磁場を生み出せず、やはりフレアを防ぎきれない環境になってしまうだろうと指摘されています。

地球の希少性を再認識する結果とも言えますが、恒星のスーパーフレアを原因としたコロナ質量放出が実際に観測された例はまだありません。今後は系外惑星の大気組成調査やオーロラの観測などを通して、シミュレーションの精度をさらに高めていくことが期待されています。

松村武宏

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最終更新:7/17(水) 8:56
sorae 宇宙へのポータルサイト

転載元: nk8**6eのブログ

青い泡の中のウォルフ・ライエ星

7/13(土) 23:51配信

「ウォルフ・ライエ星（WR 31a）」と「散光星雲」

ふわふわした泡のような写真は、ハッブル宇宙望遠鏡がとらえたりゅうこつ座にある「ウォルフ・ライエ星（WR 31a）」と、それを取り囲む「散光星雲」です。地球から3万光年離れた場所にあるこの美しい星雲は、星屑や水素、ヘリウムなどのガスでできています。

この星雲は、星の表面から重力を振りきって吹き出す「恒星風」によって外層の水素などが吹き飛ばされてできています。その形は時にリング状に、時に球状にと変化します。この2万年前にできた星雲は時速22万kmで拡散しているというのですから、宇宙のスケール感はすごいですね！

そしてこのウォルフ・ライエ星、数十万年後には寿命を迎えてしまうことが予測されています。また、星の誕生時には少なくとも太陽の20倍以上あった質量も、10万年以内のうちに半分以下に減ってしまい、最終的には超新星爆発を起こすものと考えられています。

この画像は、ハッブル宇宙望遠鏡の掃天観測用高性能カメラ「ACS」の可視光と赤外線波長を用いて撮影し、2016年6月に公開されました。

sorae編集部

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「銀河団」の衝突合体の瞬間を世界初観測！宇宙の大規模な構造形成にせまる

7/10(水) 22:42配信

衝突した銀河団の圧力分布。下に引かれた白い破線が衝撃波を示す

理化学研究所（理研）は7月8日、リィイ・グー氏らの国際共同研究チームによるさまざまな手段を使った観測によって、宇宙の大きな構造である銀河団が衝突したその瞬間にあたる様子を初めて観測することに成功したと発表しました。

観測の対象となったのは、地球からおよそ12億光年先にある2つの隣り合った銀河団。観測に用いられたのは、日米欧のX線観測衛星「すざく」「チャンドラ」「XMM-Newton」をはじめ、オランダが中心となって運営されている欧州の低周波電波望遠鏡「LOFAR」、インドの巨大メートル波電波望遠鏡「GMRT」です。

複数のX線観測衛星を使った観測では、銀河団の間に7000万度という高温のプラズマが300万光年以上に渡り帯状に広がっていることが分かりました。天の川銀河の直径がおよそ10万光年（円盤部の大きさ）とされているので、天の川銀河を30個以上並べられるくらいの広がりがあることになります。

この高温な領域の端の部分では、プラズマの温度と密度が急激に下がっていることから、高温なプラズマには衝撃波が存在していることも判明。衝撃波が伝わっている方向は、銀河団どうしが衝突する方向に対して垂直の向きであることもわかりました。

X線観測衛星チャンドラで捉えたX線（青）と、インドの巨大メートル波電波望遠鏡（GMRT）で捉えた低周波の電波（赤）を、可視光の画像に重ねたもの

また、銀河団の中間からは、低い周波数の電波が放射されていることも観測されました。高い周波数の電波による放射は確認できないため、これは通常の天体が発したものではなく、衝撃波の影響を受けて放射されたものと見られています。

従来のコンピューターシミュレーションでは、銀河団どうしが衝突した初期の段階では衝撃波が垂直に広がり、後半では衝突の方向に沿って衝撃波が伝わると予測されていました。以上の観測成果とシミュレーションによる予測を踏まえた上で、研究チームは、今回観測した銀河団どうしはまさに衝突した瞬間にあると結論付けたのです。

銀河団が衝突する様子を示した模式図。今回観測されたのは、中央の「衝突の瞬間」に垂直方向に広がる衝撃波（赤い曲線）

衝突の方向と垂直に広がる衝撃波は、衝突の方向に沿う衝撃波よりもずっと広い空間に大きな影響を与えると考えられています。今回の研究成果は、銀河団がどのように進化してきたのかを理解し、宇宙の大規模な構造がどのように形成されてきたのかを解き明かすことに貢献すると期待されています。

12億光年先、7000万度、300万光年の広がりと、人間のスケールとは比べようもない大きさですが、これでも宇宙全体からすればほんの一部の出来事に過ぎません。一体人類は、宇宙をどこまで理解することができるのでしょうか……。

松村武宏

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太陽系の常識は通用しない。系外惑星「GJ 3470 b」の凄まじい大気組成が判明

7/7(日) 20:31配信

太陽系の常識は通用しない。系外惑星「GJ 3470 b」の凄まじい大気組成が判明

系外惑星GJ 3470 bの断面（上）と、恒星GJ 3470の原始惑星系円盤（下、現在はすでに消滅）の想像図

NASAのジェット推進研究所（JPL）は7月2日、NASAの宇宙望遠鏡「ハッブル」や「スピッツァー」を使ったBjorn Benneke氏らによる研究によって、系外惑星の大気組成を初めて詳細に観測したと発表しました。

観測の対象となったのは、「かに座」の方向およそ97光年先にあるM型の恒星「GJ 3470」を3.3日で公転している系外惑星「GJ 3470 b」です。GJ 3470 bは主星であるGJ 3470にあまりにも近いため、加熱された大気が宇宙空間に脱出し続けていると見られています。

今回Benneke氏らは、GJ 3470 b（系外惑星）がGJ 3470（主星）の手前を横切る「トランジット」を12回、主星の後ろに隠れる「食」を20回に渡り観測。その様子を「分光法」という光を波長ごとに調べる手法を用いて解析することで、GJ 3470 bの大気組成を調べることに成功しました。

その結果、当初は水蒸気やメタンが存在する海王星のような大気（酸素や炭素といった比較的重い元素を含む）が予想されていたものの、実際には水素やヘリウムといった軽い元素でできた、太陽系では木星のような大気を持っていることが判明しました。

主星の非常に近くを公転する木星に似た系外惑星は「ホット・ジュピター（熱い木星）」と呼ばれています。木星のようなガス惑星は主星よりも離れたところで形成されると考えられており、ホット・ジュピターは誕生後のガス惑星が主星の近くまで移動したものであるとされてきました。

しかし、岩石のコアを持つと予想されているGJ 3470 bはそのような移動を経験しておらず、今日観測されている場所で誕生したと見られており、太陽系の惑星とはまた違った過程を経て今の姿になったようです。Benneke氏によれば、太陽の半分の重さを持つGJ 3470がまだ若いうちに原始惑星系円盤から水素やヘリウムを急速に取り込んだとすれば、GJ 3470 bの大気組成の謎を説明できるといいます。

なお、GJ 3470 bの重さは地球の12.6倍で、海王星（地球の17倍の重さ）よりも軽め。以前その灼熱ぶりを紹介した際には「ホット・ネプチューン（熱い海王星）」と呼びましたが、重たい地球タイプの系外惑星を指す「スーパーアース」に分類されることもあるようです。

分類が難しい微妙なサイズですが、天の川銀河で同程度の質量を持っている系外惑星は全体の8割に達するとも予想されており、実はありふれた重さの系外惑星なのかもしれません。

松村武宏

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