ケプラー36

ケプラー36は、地球から見てはくちょう座の方向に位置する、およそ1750光年彼方にある恒星です。

恒星の特徴

この恒星は、その質量と比較して半径が大きいという顕著な特徴を持っています。このような性質から、表面の重力や密度は太陽よりも低い値を示しており、これは星が主系列星としての寿命を終え、やがて赤色巨星へと進化する前の段階、すなわち「準巨星」の状態にあることを示唆しています。星の進化の途上にある恒星として、ケプラー36は興味深い観測対象となっています。

惑星系の発見

ケプラー36の周りを公転する惑星系は、NASAが運用していたケプラー宇宙望遠鏡による高精度な観測データから発見されました。トランジット法を用いた継続的な観測によって、2012年に2つの太陽系外惑星、ケプラー36bとケプラー36cの存在が確認されました。この発見は、恒星面を通過する際に生じるわずかな明るさの変化を捉えることで可能となりました。

極めて近い軌道と驚くべき組成の違い

ケプラー36系最大の特筆すべき点は、発見された2つの惑星、ケプラー36bとケプラー36cが、互いに非常に接近した軌道を周回していることです。これらの惑星は、恒星からの距離がかなり近いにもかかわらず、その物理的性質、特に平均密度において極めて大きな差を持っています。

内側の惑星であるケプラー36bは、主星からより近い軌道を公転しており、その平均密度は約7.2g/cm³と算出されています。これは地球の平均密度（約5.5g/cm³）よりも高く、主に岩石質の物質で構成された「スーパーアース」や「ミニネプチューン」と呼ばれるタイプの地球型惑星に分類されると考えられています。その質量は地球の数倍程度と推定されています。

一方、外側の惑星であるケプラー36cは、ケプラー36bの外側をわずかに離れた軌道で周回しています。しかし、その平均密度は約0.82g/cm³と非常に低く、これは水の密度（約1g/cm³）よりもさらに小さい値です。この低密度は、惑星が厚い水素やヘリウムの外層を持つガス惑星、例えば海王星に似た組成を持つことを強く示唆しています。

このように、軌道が似通っているにもかかわらず、内側の惑星は高密度の岩石質、外側の惑星は低密度のガス質という、平均密度にして一桁近い極端な違いが見られる点は、従来の惑星形成理論では説明が難しい現象でした。

組成の違いを説明する理論

この極端な組成のコントラストは、惑星が形成された後の進化プロセス、特に恒星からの強い放射線によって惑星の大気が失われる「光蒸発（または光散逸）」という現象によって説明されています。形成段階ではどちらの惑星もガスエンベロープを持っていた可能性がありますが、主星に近い軌道にあるケプラー36bは、恒星からの強力な紫外線やX線によってガス状の大気が効率的に剥ぎ取られ、核となる岩石部分が露出したと考えられています。一方、ケプラー36cはわずかに外側の軌道にあったため、光蒸発の影響が比較的少なく、厚いガス層を維持できたと推測されています。この光蒸発のメカニズムは、ホットジュピターやホットネプチューンのような近傍巨大惑星の形成や進化を理解する上で重要な鍵となっています。

ケプラー36系は、近接した軌道にありながら極めて異なる組成を持つ惑星が存在しうることを示しており、惑星系の多様性や惑星の進化プロセスに関する研究に新たな視点を提供しています。このような特殊な系を研究することは、一般的な惑星系の形成モデルを検証し、修正していく上で非常に重要な意味を持っています。

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