地球上の天体物理学者にとって、地球から約700光年離れた恒星を周回する太陽系外惑星WASP-39bは馴染み深い存在ですが、これまで直接観測されたことはありませんでした。しかし今、ウェッブ宇宙望遠鏡がこの遠方の惑星に新たな知見をもたらしました。観測によって、この惑星の有毒な大気の組成リストが明らかになったのです。
WASP-39bは土星と同程度の質量と木星ほどの大きさを持つ巨大ガス惑星ですが、主星の周りを水星と太陽の距離とほぼ同じ距離を公転しているため、非常に高温になっています。この太陽系外惑星は2011年に発見され、今年初めにはウェッブ望遠鏡による観測で大気中に二酸化炭素が潜んでいることが明らかになりました。
水、二酸化硫黄、一酸化炭素、ナトリウム、カリウムなどの証拠を含む、さらに多くの分子と化合物が特定されました。これらの研究成果は現在、論文掲載に向けて審査中で、プレプリントサーバーarXivで公開されています。
「太陽系外惑星における光化学反応（高エネルギーの恒星の光によって引き起こされる化学反応）の具体的な証拠を観測したのは今回が初めてです」と、オックスフォード大学の研究者で、惑星の大気中に二酸化硫黄が存在することを説明した論文の筆頭著者であるシャンミン・ツァイ氏は、欧州宇宙機関（ESA）の発表で述べた。「これは、このミッションを通して太陽系外惑星の大気に関する理解を深める上で、非常に有望な展望だと考えています。」
遠く離れた惑星の大気中に漂う化学物質を嗅ぎ分けるのは容易なことではありません。最も近い太陽系外惑星でさえ、24.9兆マイル（約4兆8千億キロメートル）も離れています。しかし、ウェッブ氏はWASP-39bでそのような極小分子を発見することに成功したのです。
ウェッブは、惑星が主星の前を通過するのを待って観測しました。すると、主星の光が惑星を背後から照らしました。ウェッブはその光の赤外線波長を捉え、科学者たちは吸収した光の波長に基づいて、大気中に存在する化学物質を推測することができます。
ウェッブの能力は、私たちの銀河系における太陽系外惑星の多様性、特にその居住可能性の解明に、より広範な意味合いを持っています。WASP-39bは、その極度の高温とガス組成により、私たちが知るいかなる生命にとっても住みやすい環境ではないことは確かですが、ウェッブが遠方の惑星に適用できる分子レベルの分析手法を示すものとなっています。
「小型の地球型惑星の大気で何が見つかるか楽しみです」と、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者で、最近の研究の共著者であるメルセデス・ロペス＝モラレス氏はESAの発表で述べた。
研究者たちは、このデータから、惑星の大気中の化学物質が均一に分布しているのではなく、雲の中で分散している可能性を示唆しました。そして、大気中の化学物質の相対的な存在比に基づき、研究者たちはWASP-39bが長い時間をかけて微惑星が密集して形成されたと考えています。
ウェッブ宇宙望遠鏡が次にどこを赤外線観測するかは不明ですが、いずれさらに多くの太陽系外惑星の探査が予定されていることは確かです。ウェッブ宇宙望遠鏡はすでにTRAPPIST-1系の岩石惑星の大気の調査を行っており、近いうちに再びこの系に戻ってくる可能性があります。ウェッブ宇宙望遠鏡の最新の探査目標については、こちらをご覧ください。
続き：ウェッブ望遠鏡がかつてはぼんやりしていた銀河に焦点を合わせる
