グリーゼ581c
グリーゼ581cは、地球からおよそ20光年彼方に位置する赤色矮星グリーゼ581の周りを巡る系外惑星です。この惑星系で見つかったものとしては2番目にあたり、主星から数えて3番目の軌道を周回しています。発見当初、生命居住可能領域（ハビタブルゾーン）内に位置する地球型惑星候補として、天文学者の間で大きな注目を集めました。しかし、その後の詳しい研究により、グリーゼ581cは主星からの強い潮汐力によって、常に同じ面を主星に向けている可能性が高いことが判明しました。この影響から、惑星の居住性については現在、疑問が投げかけられています。地球からの距離は天文学的には比較的近く、約20.5光年（約200兆キロメートル）と推定されています。
グリーゼ581cの発見は、2007年4月27日時点の観測結果に基づき、同年7月付の学術誌「Astronomy and Astrophysics」に論文として発表されました。発見チームは、この惑星がハビタブルゾーン内の軌道を持ち、生命が存在しうる地表温度を持つ岩石質の惑星、すなわち地球型惑星である可能性が高いと報告しました。
質量:
グリーゼ581cの存在とその質量は、多くの系外惑星探査に用いられるドップラー分光法によって確認されました。この手法では、主星グリーゼ581が惑星グリーゼ581cの重力によってわずかに揺れ動く速度を観測し、その揺れから惑星の質量を推定します。惑星系に存在する可能性のある全ての惑星を考慮した場合、グリーゼ581cの下限質量は地球の約5.5倍と計算され、これはスーパーアース（巨大地球型惑星）に分類される質量です。惑星系の動力学シミュレーションによると、もしグリーゼ581cの質量が下限値の1.6倍から2倍を超えると、惑星の軌道配置が不安定になることが示唆されており、これに基づくとグリーゼ581cの質量の上限は地球の約10.4倍と考えられています。
半径:
グリーゼ581cはまだ直接的に観測されていないため、正確な半径は分かっていません。ドップラー分光法で得られるのは下限質量のみであり、これから惑星の半径や内部構造を推定するには、様々なモデルを仮定する必要があります。もし、惑星が大きな鉄の核を持つと仮定すると、半径は地球の約1.5倍となり、地表の重力は地球の約2.24倍になると見積もられています。一方で、惑星が水や氷を多く含むと仮定した場合、半径は地球の2倍以下となり、表面は海や氷に覆われた水圏が多くを占め、地表重力は地球の約1.25倍以上になるとするモデルもあります。実際の半径はこれら極端なケースの中間にあると推測されています。
科学者の間では、スーパーアースの内部構造についても多様な推測があります。例えば、大部分がケイ酸塩でできた岩石惑星、鉄の塊のような惑星、小型のガス惑星、炭素が豊富でダイヤモンドが多い惑星、高温の氷VIIで満たされた惑星、一酸化炭素で満たされた惑星など、様々な可能性が議論されています。もしグリーゼ581cが主星の手前を通過する「トランジット」を起こせば、その際に主星の光が遮られる割合から半径を測定できますが、カナダの宇宙望遠鏡MOSTによる観測では、グリーゼ581cはトランジットを起こさないことが示されています。
グリーゼ581cは、主星グリーゼ581の周りを約13日で一周します。主星からの平均距離は約1100万キロメートルで、これは太陽と地球の距離のわずか約7%にあたります。主星グリーゼ581は太陽よりも小さく低温の赤色矮星ですが、グリーゼ581cが極めて近距離にあるため、発見当初のチームは、この惑星がハビタブルゾーン内に位置し、「暖かい」惑星であると考えました。グリーゼ581の表面から見れば、地球から見た太陽よりも約3.75倍明るく、約14倍大きく見えると計算されています。しかし、その後の研究では、グリーゼ581cはハビタブルゾーンよりも主星に近い領域を公転している可能性が指摘されています。
グリーゼ581cは主星に非常に近いため、潮汐力の影響により自転と公転の周期が同期する「潮汐固定」の状態にある可能性が高いとされています。これは、惑星の片面が常に主星の方を向き、もう片面は決して主星を見ない状態です。観測からは比較的円に近い軌道が示唆されていますが、もし軌道が歪んでいれば、公転によって主星との距離が変わることで地表温度に大きな差が生じる可能性があります。また、主星に近い天体では、公転周期よりもわずかに速い自転周期を持つ「擬似同期」と呼ばれる状態になることもあります（水星がその例です）。いずれにせよ、潮汐固定下でも惑星はわずかに揺れ動く「秤動」を起こし、昼と夜の境界線は変動すると考えられています。
潮汐固定に伴う潮汐力によって発生する熱は、惑星の地質活動に重要な役割を果たす可能性があります。提案されているモデルの中には、この潮汐熱がプレートテクトニクスのような活動を引き起こし、木星の衛星イオの約3倍もの大きな熱流束をもたらす可能性を示唆するものもあります。
その後の詳細な研究により、グリーゼ581cがハビタブルゾーンから外れているという結論が出されています。たとえ地表に水が存在したとしても、主星からの強いX線や紫外線によって失われ、今日の金星のように表面温度が700ケルビンから1000ケルビン（約400℃～700℃）にも達する可能性が指摘されています。他の科学者による温度推定でも、グリーゼ581cが受け取る放射エネルギーは非常に大きいと計算されています。
有効温度:
グリーゼ581の明るさは太陽のわずか約1.3%であり、これに基づいてグリーゼ581cの有効温度（理想的な黒体としての温度）を計算できます。惑星の反射率（アルベド）を金星と同じ0.64と仮定すると有効温度は270ケルビン（-3℃）、地球と同じ0.296とすると313ケルビン（40℃）となり、1気圧で水が液体として存在できる温度範囲と重なります。しかし、有効温度と実際の地表温度は大きく異なる場合があり、例えば金星は有効温度が307.4ケルビン（34.25℃）ですが、濃い二酸化炭素大気による温室効果で実際の地表温度は737ケルビン（463.85℃）にもなります。グリーゼ581cでも、このような暴走温室効果が起これば、液体の水が存在する可能性は極めて低くなります。ただし、潮汐固定されている昼側で十分な反射雲が存在すれば、温室効果を抑制できる可能性も指摘されています。また、表面が氷で覆われていれば、高いアルベドによって宇宙空間からの光や熱を反射し、惑星を低温に保つことも考えられます。逆に、もし火山活動が活発であれば、発生する水蒸気や二酸化炭素が温室効果を引き起こす要因となる可能性もあります。
液体の水の存在:
前述の通り、グリーゼ581cに液体の水が存在する可能性は低いと考えられています。今のところ、水の存在を示す直接的な証拠は見つかっていません。将来的に、系外惑星の大気分析（例：惑星HD 209458 b）のような技術で、大気中に水蒸気として水が存在するかを調べられるかもしれませんが、グリーゼ581cはトランジットを起こさないため、この手法が適用できるかは不明です。
潮汐固定下での気候モデル:
理論的なモデルでは、もし水や二酸化炭素のような揮発性物質が存在すれば、非常に高温になる昼側で蒸発し、低温の夜側へ移動して凝縮し、氷冠のようなものを形成する可能性があると予測されています。時間が経過すると、大気全体が夜側の低温によって冷やされ、凍結する可能性も指摘されています。グリーゼ581cにこれらの揮発性物質が存在するかは不明ですが、もし安定した大気があれば、その大気が熱を全球に伝達し、理論上は一部に居住可能な領域を作り出す可能性も考えられています。金星のように非常に遅い自転速度でも、強い大気の流れ（スーパーローテーション）によって全球の温度が比較的均一に保たれる例もあります。
2008年10月9日、グリーゼ581cに向けて「A Message from Earth」（AMFE）という高性能デジタルラジオ信号が送信されました。このメッセージは、SNSサイトを通じて募集された501件のメッセージから構成され、ウクライナ国家宇宙局が運用するRT-70電波望遠鏡から送られました。もしグリーゼ581cまでの距離が現在の推定通りであれば、信号は2029年初頭に到達すると予想されています。AMFEプロジェクトには、著名人や政治家を含む約50万人もの人々が参加しました。2015年1月22日時点では、信号はグリーゼ581系までの距離の約31%にあたる約59兆4800億キロメートルに到達したと推定されています。
発見の経緯
グリーゼ581cの発見は、2007年4月27日時点の観測結果に基づき、同年7月付の学術誌「Astronomy and Astrophysics」に論文として発表されました。発見チームは、この惑星がハビタブルゾーン内の軌道を持ち、生命が存在しうる地表温度を持つ岩石質の惑星、すなわち地球型惑星である可能性が高いと報告しました。
物理的な特徴
質量:
グリーゼ581cの存在とその質量は、多くの系外惑星探査に用いられるドップラー分光法によって確認されました。この手法では、主星グリーゼ581が惑星グリーゼ581cの重力によってわずかに揺れ動く速度を観測し、その揺れから惑星の質量を推定します。惑星系に存在する可能性のある全ての惑星を考慮した場合、グリーゼ581cの下限質量は地球の約5.5倍と計算され、これはスーパーアース（巨大地球型惑星）に分類される質量です。惑星系の動力学シミュレーションによると、もしグリーゼ581cの質量が下限値の1.6倍から2倍を超えると、惑星の軌道配置が不安定になることが示唆されており、これに基づくとグリーゼ581cの質量の上限は地球の約10.4倍と考えられています。
半径:
グリーゼ581cはまだ直接的に観測されていないため、正確な半径は分かっていません。ドップラー分光法で得られるのは下限質量のみであり、これから惑星の半径や内部構造を推定するには、様々なモデルを仮定する必要があります。もし、惑星が大きな鉄の核を持つと仮定すると、半径は地球の約1.5倍となり、地表の重力は地球の約2.24倍になると見積もられています。一方で、惑星が水や氷を多く含むと仮定した場合、半径は地球の2倍以下となり、表面は海や氷に覆われた水圏が多くを占め、地表重力は地球の約1.25倍以上になるとするモデルもあります。実際の半径はこれら極端なケースの中間にあると推測されています。
科学者の間では、スーパーアースの内部構造についても多様な推測があります。例えば、大部分がケイ酸塩でできた岩石惑星、鉄の塊のような惑星、小型のガス惑星、炭素が豊富でダイヤモンドが多い惑星、高温の氷VIIで満たされた惑星、一酸化炭素で満たされた惑星など、様々な可能性が議論されています。もしグリーゼ581cが主星の手前を通過する「トランジット」を起こせば、その際に主星の光が遮られる割合から半径を測定できますが、カナダの宇宙望遠鏡MOSTによる観測では、グリーゼ581cはトランジットを起こさないことが示されています。
軌道の詳細
グリーゼ581cは、主星グリーゼ581の周りを約13日で一周します。主星からの平均距離は約1100万キロメートルで、これは太陽と地球の距離のわずか約7%にあたります。主星グリーゼ581は太陽よりも小さく低温の赤色矮星ですが、グリーゼ581cが極めて近距離にあるため、発見当初のチームは、この惑星がハビタブルゾーン内に位置し、「暖かい」惑星であると考えました。グリーゼ581の表面から見れば、地球から見た太陽よりも約3.75倍明るく、約14倍大きく見えると計算されています。しかし、その後の研究では、グリーゼ581cはハビタブルゾーンよりも主星に近い領域を公転している可能性が指摘されています。
潮汐固定の可能性
グリーゼ581cは主星に非常に近いため、潮汐力の影響により自転と公転の周期が同期する「潮汐固定」の状態にある可能性が高いとされています。これは、惑星の片面が常に主星の方を向き、もう片面は決して主星を見ない状態です。観測からは比較的円に近い軌道が示唆されていますが、もし軌道が歪んでいれば、公転によって主星との距離が変わることで地表温度に大きな差が生じる可能性があります。また、主星に近い天体では、公転周期よりもわずかに速い自転周期を持つ「擬似同期」と呼ばれる状態になることもあります（水星がその例です）。いずれにせよ、潮汐固定下でも惑星はわずかに揺れ動く「秤動」を起こし、昼と夜の境界線は変動すると考えられています。
潮汐固定に伴う潮汐力によって発生する熱は、惑星の地質活動に重要な役割を果たす可能性があります。提案されているモデルの中には、この潮汐熱がプレートテクトニクスのような活動を引き起こし、木星の衛星イオの約3倍もの大きな熱流束をもたらす可能性を示唆するものもあります。
居住性と気候に関する議論
その後の詳細な研究により、グリーゼ581cがハビタブルゾーンから外れているという結論が出されています。たとえ地表に水が存在したとしても、主星からの強いX線や紫外線によって失われ、今日の金星のように表面温度が700ケルビンから1000ケルビン（約400℃～700℃）にも達する可能性が指摘されています。他の科学者による温度推定でも、グリーゼ581cが受け取る放射エネルギーは非常に大きいと計算されています。
有効温度:
グリーゼ581の明るさは太陽のわずか約1.3%であり、これに基づいてグリーゼ581cの有効温度（理想的な黒体としての温度）を計算できます。惑星の反射率（アルベド）を金星と同じ0.64と仮定すると有効温度は270ケルビン（-3℃）、地球と同じ0.296とすると313ケルビン（40℃）となり、1気圧で水が液体として存在できる温度範囲と重なります。しかし、有効温度と実際の地表温度は大きく異なる場合があり、例えば金星は有効温度が307.4ケルビン（34.25℃）ですが、濃い二酸化炭素大気による温室効果で実際の地表温度は737ケルビン（463.85℃）にもなります。グリーゼ581cでも、このような暴走温室効果が起これば、液体の水が存在する可能性は極めて低くなります。ただし、潮汐固定されている昼側で十分な反射雲が存在すれば、温室効果を抑制できる可能性も指摘されています。また、表面が氷で覆われていれば、高いアルベドによって宇宙空間からの光や熱を反射し、惑星を低温に保つことも考えられます。逆に、もし火山活動が活発であれば、発生する水蒸気や二酸化炭素が温室効果を引き起こす要因となる可能性もあります。
液体の水の存在:
前述の通り、グリーゼ581cに液体の水が存在する可能性は低いと考えられています。今のところ、水の存在を示す直接的な証拠は見つかっていません。将来的に、系外惑星の大気分析（例：惑星HD 209458 b）のような技術で、大気中に水蒸気として水が存在するかを調べられるかもしれませんが、グリーゼ581cはトランジットを起こさないため、この手法が適用できるかは不明です。
潮汐固定下での気候モデル:
理論的なモデルでは、もし水や二酸化炭素のような揮発性物質が存在すれば、非常に高温になる昼側で蒸発し、低温の夜側へ移動して凝縮し、氷冠のようなものを形成する可能性があると予測されています。時間が経過すると、大気全体が夜側の低温によって冷やされ、凍結する可能性も指摘されています。グリーゼ581cにこれらの揮発性物質が存在するかは不明ですが、もし安定した大気があれば、その大気が熱を全球に伝達し、理論上は一部に居住可能な領域を作り出す可能性も考えられています。金星のように非常に遅い自転速度でも、強い大気の流れ（スーパーローテーション）によって全球の温度が比較的均一に保たれる例もあります。
地球からのメッセージ「A Message from Earth」
2008年10月9日、グリーゼ581cに向けて「A Message from Earth」（AMFE）という高性能デジタルラジオ信号が送信されました。このメッセージは、SNSサイトを通じて募集された501件のメッセージから構成され、ウクライナ国家宇宙局が運用するRT-70電波望遠鏡から送られました。もしグリーゼ581cまでの距離が現在の推定通りであれば、信号は2029年初頭に到達すると予想されています。AMFEプロジェクトには、著名人や政治家を含む約50万人もの人々が参加しました。2015年1月22日時点では、信号はグリーゼ581系までの距離の約31%にあたる約59兆4800億キロメートルに到達したと推定されています。
もう一度検索
【記事の利用について】
タイトルと記事文章は、記事のあるページにリンクを張っていただければ、無料で利用できます。
※画像は、利用できませんのでご注意ください。
【リンクついて】
リンクフリーです。