近傍のスーパーアースGJ 3378b、従来考えられていたよりも居住可能である可能性
地球から25光年離れた、かつては生命を支えるには質量が大きすぎると考えられていた惑星が、劇的な修正を受けた。新たな測定により、GJ 3378bは地球質量のわずか2.3倍の岩石質スーパーアースであり、その恒星のハビタブルゾーン内に位置し、太陽系外で生命を探す上で最も有望な近傍目標の1つとなっている。
この発見は、カリフォルニア大学アーバイン校のPaul Robertson氏が率いるチームにより、3つの観測所にわたる4つの独立した機器のデータを用いて、Astrophysical Journalに発表された。
GJ 3378bは、カメロパルダリス座（キリン座）のM4V赤色矮星を、約21.45日で1周し、距離は約0.097天文単位（1450万キロメートル）である。これは地球と太陽の距離の約10%に相当するが、主星が暗い赤色矮星であるため、この惑星が受ける恒星放射は地球が太陽から受ける量の約90%にすぎない。
その結果、平衡温度は約272ケルビン、すなわち約マイナス1度となる。地球の基準では温暖とは言えないが、この温度はGJ 3378bを恒星の保守的な液体水域ハビタブルゾーン内に comfortably 位置づけている。
重要な修正
この惑星は2024年に、フランスのSPIRou分光器を使用するチームによって初めて候補として特定され、質量は約5.26地球質量、公転周期は24.73日と報告されていた。5地球質量では、この世界は岩石質スーパーアースと揮発性物質に富むミニネプチューンの境界線上にあり、厚く押しつぶすような大気が表面の居住可能性の可能性を排除している可能性があった。
Robertson氏のチームは、テキサス州マクドナルド天文台のホビー・エバリー望遠鏡に搭載されたHabitable-zone Planet Finder（HPF）、アリゾナ州キットピークのWIYN望遠鏡に搭載されたNEID分光器、さらにスペインのCARMENESとフランスのSPIRouのデータを組み合わせた。複数年にわたるデータセットを統合したことで、質量を2.3地球質量（誤差±0.4）、公転周期を21.45日まで絞り込むことに成功した。
「今回の改訂により、GJ 3378bは私たちが考えていたのとは根本的に異なる種類の惑星であることが明らかになりました」とRobertson氏はUC Irvineの声明で述べている。「質量2.3倍であれば、ほぼ間違いなく岩石質の世界であり、ガス主体の惑星ではありません。そしてその軌道は、液体の水に最適な位置にあります。」
研究論文のタイトルは「A Revised Mass and Period for the Habitable Zone super-Earth GJ 3378b: A Planet Straddling the Cosmic Shoreline」である。
コズミック・ショアライン問題
有望な数字にもかかわらず、GJ 3378bは大きな課題に直面している。主星は赤色矮星であり、赤色矮星は特に最初の10億年間、激しい恒星活動で知られている。この初期段階での強力なX線および紫外線放射は、近接軌道を回る惑星の大気を剥ぎ取り、大気のない岩石の塊にしてしまう可能性がある。
GJ 3378bは、天文学者が「コズミック・ショアライン（宇宙の海岸線）」と呼ぶ、大気を保持する惑星とそうでない惑星の理論上の境界線上に位置している。私たちの太陽系の火星は、この線の間違った側にある。火星はわずかな大気しかなく、表面の液体の水はすぐに沸騰してしまうか凍結してしまうだろう。
UC Irvineのチームは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡と次期超大型望遠鏡（ELT）を用いてGJ 3378bの大気シグネチャーを探索する追跡観測を計画している。この惑星が大気を保持していれば、今後10年間のバイオシグネチャー探索における最有力候補の1つとなる。
将来の観測所のターゲット
25光年（7.7パーセク）という距離は、GJ 3378bを既知の潜在的に居住可能な系外惑星の中で最も近いものの1つにしている。この近接性は、次世代の地上および宇宙観測所にとって理想的なターゲットとなる。
現在初期計画段階にあるNASAの旗艦ミッションであるハビタブル・ワールズ観測所は、近傍の恒星の周りの地球型系外惑星を直接撮像し特徴づけるために設計されている。GJ 3378bの位置、明るさ、改訂された質量は、このミッションの優先ターゲットとなっている。
「GJ 3378bはまさにハビタブル・ワールズ観測所が研究するために設計された種類の惑星です」とRobertson氏は述べた。「近くにあり、明るく、ハビタブルゾーンに位置しています。あとは大気があるかどうかを調べる必要があります。」
Featured image: [Artist’s impression of a super-Earth orbiting a red dwarf star; credit: NASA/JPL-Caltech]
Sources: Universe Today, McDonald Observatory, UC Irvine, The Astrophysical Journal (arXiv:2605.16499), NASA Exoplanet Archive
雅子 訳