この惑星の夜明けと夕暮れは1,775°C離れている──JWSTがその理由をついに解明

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、同じ異星の惑星の朝の空と夕方の空を別々に読み取り、両者が1,775°C離れていることを発見した。

その惑星の名はWASP-121 b。超高温の木星型ガス惑星で、30時間ごとに主星を公転している。惑星は潮汐固定されており、一方の半球が常に星に向いて約2,500°Cに熱せられ、もう一方は永遠の夜の中で約725°Cに保たれている。二つの半球が接する場所には二つの境界がある——夜明け側の「朝のターミネーター」と日没側の「夕方のターミネーター」だ。6月11日にNature Astronomy誌に掲載された研究は、この二つを同時にマッピングし、約2,000°Cの温度差で隔てられた化学的に異なる環境であることを示した。

ウェッブが一度のトランジットを二つの空として読んだ方法

トランジットとは惑星が主星の前を横切る現象だ。天文学者は惑星の縁でフィルタリングされた星の光を分析して化学的なシグナルを検出する。通常、朝側と夕方側の縁は一つの平均化されたスペクトルに溶け合い、分離できない。

おすすめの記事ジェイムズ・ウェッブが発見、朝に岩石の雲ができ夜には消える惑星

ここで状況を変えたのはスケールとタイミングだ。WASP-121 bは非常に大きく、主星に接近した軌道を持つため、一度のトランジット中に約30度自転する。この自転により、まず朝側の縁が、次いで夕方側の縁が望遠鏡の視野を通過する。NIRSpec分光器とNIRISSを組み合わせたチームは、惑星が回転するにつれて光信号がどのように連続的に変化するかを記録し、それぞれの縁を順番にサンプリングした。

「JWSTは前例のない観測品質で、これまでで最も詳細な遠方惑星の姿を私たちに見せてくれます」と、ハイデルベルクのマックス・プランク天文学研究所の主著者Cyril Gappは述べた。

まだ雲を形成中の朝の空

朝のターミネーターがウェッブの視野に最初に現れ、夕方側よりも少ない星の光を吸収する。

チームが支持する説明はケイ酸塩雲だ——水滴ではなく、高高度で岩石形成物質が凝縮して形成される鉱物粒子である。朝の大気は、より冷たい夜側から流れてくる空気で満たされるため、ケイ酸塩が固化して入射放射を散乱させるのに十分な低温に一時的に達する。この散乱が、朝の空をスペクトル上でより控えめに見せる。

この縁での一酸化炭素の量は比較的安定している。水分子——極端な条件下で激しく解離している——は、夕方の縁よりも朝の縁でより強いシグナルを依然として示す。

水には熱すぎる夕暮れ

トランジットの終盤、夕方のターミネーターが視野に入ると、シグナルが明確に変化する。一酸化炭素の吸収が強くなり——東側の縁が熱いことを示す——水分子はより少なくなる。これは惑星の水が減ったからではなく、上層大気の温度がH₂O分子を水素と酸素の原子に分解するほど極端であるため、検出可能な量の光を吸収できないからだ。

夕方の縁は物理的にも大きい。熱が上層大気を上方に膨張させ、星の光が通過しなければならないガスの厚みを増す。夕方側は同一の軌道位置で朝側よりも多くの放射を受け止める。

1,775°Cの差を生み出す風

両方のターミネーターは、昼側の永続的な灼熱と夜側の永続的な冷たさとの境界に位置している。しかし、互いの鏡像ではない。

WASP-121 bは、昼側から超高温の空気を冷却前に夕方のターミネーターを越えて運ぶ、速い東向きのジェット気流を持続している。朝のターミネーターは対照的に、夜側を通過する間にすでに大部分の熱を放出した空気を受け取る。結果として生じる1,775°Cの差は、大気循環が夕暮れに到達するまでに転送するエネルギーの量を直接測定したものだ。

これは潮汐固定惑星の循環モデルの予測と一致するが、以前の観測——ハッブル望遠鏡による観測を含む——は両ターミネーターの合算シグナルしか検出できず、個別に分解することはできなかった。観測プログラムを設計したマックス・プランク研究所のThomas Evans-SomaとジョンズホプキンスのDavid Singが共著者に名を連ねた。

生命探索にとって何を意味するのか

WASP-121 bには生命は存在しない。しかし、この発見が投げかける問いはより遠くまで届く。冷たい星の周りのハビタブルゾーンにある岩石惑星も同様に潮汐固定されており、二つの異なるターミネーター領域を持つと予測されている。それらの縁が異なる化学シグナルを持つなら——片方が曇っていてもう片方が晴れていたり、一方に水があって他方にない場合——生命の痕跡を探す望遠鏡は観測する縁によって異なる結論に達するかもしれない。

WASP-121 bの結果は極端な例だ。ターミネーターの非対称性が存在することを知り、何がそれを生み出すかを理解することが、正しく読み解く第一歩だ。

WASP-121 bについてよくある質問

Q: 惑星の潮汐固定とはどういう意味ですか？

潮汐固定とは、主星の重力が惑星の自転を徐々に遅らせ、片面が常に主星に向き、もう一方が常に背を向けるようになる現象だ。地球の月は地球に潮汐固定されており、地上からは常に同じ面しか見えない。WASP-121 bは約2,500°Cの永続的な昼側と約725°Cの永続的な夜側を持ち、季節も昼夜サイクルも存在しない。

Q: なぜ朝には鉱物の雲が形成され、夕方には形成されないのですか？

朝のターミネーターは冷たい夜側から来る空気を受け取り、ケイ酸塩化合物が固化して雲を形成するのに十分な温度まで冷える。同じ空気が夕方のターミネーターに到達するころには、ジェット気流が昼側を横断する間に再加熱しており、凝縮するには熱すぎる。

Q: WASP-121 bはこれまでに研究されていましたか？

広範に。以前のハッブルとスピッツァーによる観測は全体的な大気データを提供したが、二つのターミネーターを個別に分解することはできなかった。この研究は、単一トランジット内で朝と夕方の縁を別々の環境として読み取る初の研究だ。

Q: これは他の惑星での生命探索に影響しますか？

直接的には影響しない——WASP-121 bは生命が存在するには熱すぎて質量が大きすぎる。しかし、手法は重要だ。ハビタブルゾーンの潮汐固定された岩石惑星も異なるターミネーター縁を持つ可能性があり、片方だけを測定すると住みやすさについて誤った印象を与えかねない。

Cyril Gapp et al., 「Atmospheric asymmetries in WASP-121 b revealed by rotational transits detected with JWST」, Nature Astronomy, 2026年6月11日. DOI: 10.1038/s41550-026-02887-6

タグ: 天文学, exoplanet, JWST, Cyril Gapp, NIRSpec, terminator

関連コンテンツ

ウェッブ望遠鏡が初の惑星気候図　トラピスト-1の2惑星、大気なし確認

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

天の川の数倍重いのにほとんど回転しない初期銀河を、ウェッブが捉えた

ジェイムズ・ウェッブ望遠鏡はいかにして “時をさかのぼる “ことができるのか？

ジェイムズ・ウェッブが16万4000銀河から描き出した、若い宇宙の宇宙網

インフィニティ銀河：ブラックホール誕生の謎を解き明かす宇宙規模の衝突