天文学者は、熱い木星型惑星WASP-17bの大気の輪郭を新たに詳しく描き、その形が惑星を取り巻く均一な円形のハローではないことを発見した。透過する大気は非対称で、一方の側が他方より遠くまで広がっている。
この結果はジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測と、「透過ストリング」と呼ばれる手法によるものだ。研究はコーネル大学とブリストル大学の科学者が共同で主導し、Nature Astronomyに掲載された。
単純な惑星の輪郭を超えて
WASP-17bは地球から約1300光年離れた非常に高温のガス惑星だ。他の「ホットジュピター」と同様、恒星に近いため、一方の半球は恒星放射に恒常的にさらされ、もう一方は常に暗闇にある。
惑星大気は、惑星が恒星の前を通過するトランジット観測で、整った円形の輪郭として表されることが多い。今回の研究は、輪郭が惑星の周囲で変化し得るものとして扱い、両極をまたぐ角度ごとの形を測定した。
測定結果は、全体として球形に近いものの、輪郭が不均一な大気を示した。恒常的な昼側から来るガスに対応する側はより広がり、より冷たい夜側を通過したガスに対応する側は広がりが小さい。
熱と風が目に見える痕跡を残す
提案されている説明は大気循環だ。WASP-17bには幅広い赤道ジェットがあり、高速の風が昼側から夜側へ物質と熱を運ぶ。夕方側を通過するガスは照らされた半球から来た後も高温で、その部分の大気をより広げる。
朝側では、ガスは夜側を通ってから昼光へ戻る。その過程で冷却され、広がりが小さく見える。この違いは、放射、温度、風がどのように系外惑星大気を形作るかを直接示している。
系外惑星の天候を詳しく調べる手法
透過ストリング法は、ブリストル大学の天体物理学者David GrantとHannah Wakefordが開発した。WASP-17bへの適用は、JWSTデータを使って系外惑星の不均一な大気輪郭をこの方法で解明した初めての例とされている。
この発見は、惑星そのものが劇的に変形したことを意味しない。対象は光を吸収する広がった大気だが、遠い世界の縁のさまざまな位置における環境を調べる道を示している。
平均化された大気から描かれた世界へ
系外惑星研究は、世界を発見する段階から、その性質を詳しく調べる段階へ進んできた。今回の成果は、大気を平均化された一枚の層ではなく、動的な三次元システムとして扱うことで、その理解をさらに進める。
WASP-17bは大気が大きく、強く加熱されているため、研究に適した対象だ。JWSTの観測が、惑星の周囲を熱とガスが移動することで生じる大気の違いを明らかにできることを示している。
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