ジェームズ・ウェッブ、灼熱でも極寒でもない巨大惑星にメタンを発見

土星ほどの大きさの惑星が、摂氏約79度というほとんど身近な温度を保っている。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡はその大気を透かしてくる光を分解し、メタンを見つけた。アンモニアと二酸化炭素のより弱い兆候もあった。巨大惑星はふつう両極端で暮らすものなのに、この惑星はそれを拒んでいる点が重要だ。

よく知られたガス惑星は二つの陣営に分かれる。私たちの太陽系では、木星と土星は太陽から遠く回り、凍てついたままだ。系外では最も調べやすいのが、いわゆるホットジュピターで、恒星のすぐそばを巡り、大気が数千度で輝く世界だ。TOI-199bはそのどちらにも属さない。330光年あまり離れた恒星をおよそ百日に一度回り、温暖でいられるほど遠くにある。

その軌道こそが要だ。焼かれも凍りもしない世界は、極端な惑星が壊すか隠してしまう化学を大気のなかに保つ。とりわけメタンは、ホットジュピターの熱では引き裂かれやすい。それを無傷で見つけたことは、恒星に煮られていないとき巨大惑星の大気が実際に何を含むのかを覗く、まれな機会を与える。

観測は、惑星が恒星の前を横切るのを見ることで得られた。トランジットの間、ひとすじの星の光が大気の上層を通り抜け、そこの気体が光に指紋を刻む。ウェッブは光を波長ごとに分け、高い確からしさでメタンを認めた。アンモニアと二酸化炭素も、はるかに淡く現れた。

この成果は初めてのものだ。温暖な巨大惑星はそもそも一握りしか知られておらず、どれもこれほど詳しく大気を調べられたことはなかった。その大気の組成は、惑星がどこでどう生まれたか、恒星の近くで気体を集めたのか遠くで集めて時間をかけて内側へ移ってきたのかを記す記録でもある。

決着はついていない。メタンは確かだが、アンモニアと二酸化炭素は確認された成分ではなく示唆にとどまり、それぞれの気体の割合も分からない。一度きりのトランジット測定では大気の外皮しか採れず、深部には届かない。一つの惑星が一つの分類全体を代表することもできない。チーム自身、メタンを確かな結果とし、残りは観測を続ける理由と捉えている。

解析は、ペンシルベニア州立大学のレンユウ・フー氏が率い、NASAジェット推進研究所のアーロン・ベロ＝アルフェ氏が共同主導したグループによるもので、5月下旬に The Astronomical Journal に掲載された。チームは今後、ウェッブをほかの温暖な巨大惑星にも向け、TOI-199bの化学がありふれたものか奇妙なものかを確かめる計画だ。私たちの太陽系がついぞ造らなかった世界の、小さな目録の始まりである。