TOI-561
TOI-561は、太陽に似た性質を持つものの、金属量が非常に少なく、年齢がおよそ105億年と推定される高齢のK型主系列星（橙色矮星）です。その大きさは太陽の約85%、質量は約79%で、太陽よりもやや小さく暗い恒星と言えます。
この恒星系は、NASAのトランジット系外惑星探索衛星TESSの観測データから注目されました。2020年から2021年にかけて、アメリカのカリフォルニア大学リバーサイド校のチーム（Lauren Weissら）と、イタリアのパドヴァ大学のチーム（Gaia Lacedelliら）がそれぞれ独立してTOI-561系の惑星を発見・解析しました。両チームは、恒星のすぐ近くを公転する超短周期惑星を含む複数の小型惑星の存在を確認しましたが、惑星系の構造、特に外側の惑星の数と軌道について意見が分かれました。
具体的には、Weissらは3つの惑星（TOI-561 b、c、および公転周期約16.3日のd）を主張したのに対し、Lacedelliらは4つの惑星（TOI-561 b、c、および公転周期約25.6日と77.2日のd、e）が存在すると考えました。この食い違いの主な原因は、TESSが検出した約16日周期の信号の解釈にありました。Weissらはこれを単一の惑星（d）によるものと見なしましたが、Lacedelliらは視線速度観測データと組み合わせて、この信号が実際には約26日と約77日の公転周期を持つ二つの異なる惑星（dとe）による別々のトランジットとして現れたものだと推測しました。
その後の追加観測、特に宇宙望遠鏡CHEOPSや地上の高精度観測装置HARPS-Nなどを用いたフォローアップ観測により、2022年1月19日に公表された研究論文によって、Lacedelliらの主張する4つの惑星、すなわちb、c、d、eの存在が確定しました。これにより、Weissらが一時的にTOI-561 fと呼んでいた、公転周期約16日の惑星の存在は否定されました。また、これらの確定した4惑星の外側には、公転周期が450日を超える可能性のある長周期惑星が存在する可能性も示唆されています。
TOI-561恒星自体の特徴としては、前述の通り金属量が非常に少ないことが挙げられます。これは、この恒星が銀河系の歴史の非常に初期に形成されたことを示唆しており、銀河系の厚い円盤と呼ばれる領域に位置しています。金属量の少なさは、その周囲に形成される惑星の性質にも影響を与える可能性があります。
確定した4つの惑星は以下の通りです。
TOI-561 b: 最も内側を公転する惑星で、公転周期は1日未満（約0.44日）という超短周期惑星（USP）です。サイズは約1.4地球半径のスーパーアースに分類されます。主星に極めて近いため、その表面温度は非常に高く、およそ2200℃に達すると推定されています。この高温のため、原始的な水素やヘリウムといった大気を保持することは難しいと考えられています。注目すべきは、その密度の推定値が研究チームによって大きく異なった点です。Weissらは地球に近い高密度（約5.5 g/cm³）を示唆した一方、Lacedelliらは非常に低い密度（約3.0 g/cm³）を示唆し、これは惑星の50%以上が水で構成されている可能性を示唆していました。最終的な密度推定値は研究によってばらつきがありますが、もし水が豊富であることが確認されれば、「雪線」より外側で形成された惑星が内側に移動してきたという惑星形成シナリオの重要な証拠となり得ます。
TOI-561 c: 公転周期は約10.7日のミニネプチューンまたはガスドワーフです。サイズは約2.9地球半径、質量は地球の約5.4～7.0倍と推定されています。密度は約1.3～1.6 g/cm³で、これは太陽系の天王星や海王星に似た値であり、これらの天王星型惑星よりも主星に近い軌道で、やや高温（約587℃）の小型ガス惑星であることを示しています。水の層や水素・ヘリウムのエンベロープを持つ可能性があります。
TOI-561 d: 公転周期は約25.6日の惑星です。サイズは約2.5地球半径、質量は地球の約12倍と推定されています。密度は約4.1 g/cm³で、これはTOI-561 cよりもかなり高く、水のマントルと岩石の核、そして薄い水素・ヘリウムのエンベロープを持つような構造と一致する可能性があります。
TOI-561 e: 公転周期は約77.2日の最も外側の確定した惑星です。サイズは約2.7地球半径、質量は地球の約16倍と推定されています。密度は約4.6 g/cm³で、TOI-561 dと同様に比較的密度が高く、内部に大量の水が存在したり、薄い大気エンベロープを持ったりする可能性があります。
このように、TOI-561系は、金属量が少ない高齢な恒星の周囲に複数の小型惑星が存在するという、惑星系の多様性を示す興味深い事例であり、その発見から構造の確定に至るまでの経緯は、系外惑星探査における観測データ解析の難しさや、異なる手法を用いた研究チーム間の協力と検証の重要性を示しています。
この恒星系は、NASAのトランジット系外惑星探索衛星TESSの観測データから注目されました。2020年から2021年にかけて、アメリカのカリフォルニア大学リバーサイド校のチーム（Lauren Weissら）と、イタリアのパドヴァ大学のチーム（Gaia Lacedelliら）がそれぞれ独立してTOI-561系の惑星を発見・解析しました。両チームは、恒星のすぐ近くを公転する超短周期惑星を含む複数の小型惑星の存在を確認しましたが、惑星系の構造、特に外側の惑星の数と軌道について意見が分かれました。
具体的には、Weissらは3つの惑星（TOI-561 b、c、および公転周期約16.3日のd）を主張したのに対し、Lacedelliらは4つの惑星（TOI-561 b、c、および公転周期約25.6日と77.2日のd、e）が存在すると考えました。この食い違いの主な原因は、TESSが検出した約16日周期の信号の解釈にありました。Weissらはこれを単一の惑星（d）によるものと見なしましたが、Lacedelliらは視線速度観測データと組み合わせて、この信号が実際には約26日と約77日の公転周期を持つ二つの異なる惑星（dとe）による別々のトランジットとして現れたものだと推測しました。
その後の追加観測、特に宇宙望遠鏡CHEOPSや地上の高精度観測装置HARPS-Nなどを用いたフォローアップ観測により、2022年1月19日に公表された研究論文によって、Lacedelliらの主張する4つの惑星、すなわちb、c、d、eの存在が確定しました。これにより、Weissらが一時的にTOI-561 fと呼んでいた、公転周期約16日の惑星の存在は否定されました。また、これらの確定した4惑星の外側には、公転周期が450日を超える可能性のある長周期惑星が存在する可能性も示唆されています。
TOI-561恒星自体の特徴としては、前述の通り金属量が非常に少ないことが挙げられます。これは、この恒星が銀河系の歴史の非常に初期に形成されたことを示唆しており、銀河系の厚い円盤と呼ばれる領域に位置しています。金属量の少なさは、その周囲に形成される惑星の性質にも影響を与える可能性があります。
確定した4つの惑星は以下の通りです。
TOI-561 b: 最も内側を公転する惑星で、公転周期は1日未満（約0.44日）という超短周期惑星（USP）です。サイズは約1.4地球半径のスーパーアースに分類されます。主星に極めて近いため、その表面温度は非常に高く、およそ2200℃に達すると推定されています。この高温のため、原始的な水素やヘリウムといった大気を保持することは難しいと考えられています。注目すべきは、その密度の推定値が研究チームによって大きく異なった点です。Weissらは地球に近い高密度（約5.5 g/cm³）を示唆した一方、Lacedelliらは非常に低い密度（約3.0 g/cm³）を示唆し、これは惑星の50%以上が水で構成されている可能性を示唆していました。最終的な密度推定値は研究によってばらつきがありますが、もし水が豊富であることが確認されれば、「雪線」より外側で形成された惑星が内側に移動してきたという惑星形成シナリオの重要な証拠となり得ます。
TOI-561 c: 公転周期は約10.7日のミニネプチューンまたはガスドワーフです。サイズは約2.9地球半径、質量は地球の約5.4～7.0倍と推定されています。密度は約1.3～1.6 g/cm³で、これは太陽系の天王星や海王星に似た値であり、これらの天王星型惑星よりも主星に近い軌道で、やや高温（約587℃）の小型ガス惑星であることを示しています。水の層や水素・ヘリウムのエンベロープを持つ可能性があります。
TOI-561 d: 公転周期は約25.6日の惑星です。サイズは約2.5地球半径、質量は地球の約12倍と推定されています。密度は約4.1 g/cm³で、これはTOI-561 cよりもかなり高く、水のマントルと岩石の核、そして薄い水素・ヘリウムのエンベロープを持つような構造と一致する可能性があります。
TOI-561 e: 公転周期は約77.2日の最も外側の確定した惑星です。サイズは約2.7地球半径、質量は地球の約16倍と推定されています。密度は約4.6 g/cm³で、TOI-561 dと同様に比較的密度が高く、内部に大量の水が存在したり、薄い大気エンベロープを持ったりする可能性があります。
このように、TOI-561系は、金属量が少ない高齢な恒星の周囲に複数の小型惑星が存在するという、惑星系の多様性を示す興味深い事例であり、その発見から構造の確定に至るまでの経緯は、系外惑星探査における観測データ解析の難しさや、異なる手法を用いた研究チーム間の協力と検証の重要性を示しています。
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