溶融した岩石型系外惑星の大気を検出(Scientists detect atmosphere on molten rocky exoplanet)

2025-12-12 バーミンガム大学

英国・バーミンガム大学など国際研究チームは、NASA の ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST) を用いて、溶けた岩石の海を持つような極端な岩石型系外惑星(TOI-561 b)の大気の存在を示す最も強い証拠を得た。この惑星は太陽系から約 275 光年離れ、わずか 11 時間足らずの超短周期で恒星の周囲を周回する「ウルトラホット・スーパ―アース」であり、強烈な放射にさらされても大気を保持できると考えられていなかった。観測では、惑星の日面温度が大気なしなら約 2700℃ になるはずが、観測値は約 1800℃ と低く、厚い揮発性ガスに覆われた大気の存在が最も有力な説明とされた。この大気はマグマ海と大気の間で物質のやり取りが続く可能性があり、極端環境下での大気保持や惑星進化理論の理解に新たな視点を提供する。成果は The Astrophysical Journal Letters に掲載された。

溶融した岩石型系外惑星の大気を検出(Scientists detect atmosphere on molten rocky exoplanet)
Super-Earth Exoplanet TOI-561 b – image by NASA/STScI

<関連情報>

超高温超地球TOI-561 bの厚い揮発性大気 A Thick Volatile Atmosphere on the Ultrahot Super-Earth TOI-561 b

Johanna K. Teske, Nicole L. Wallack, Anjali A. A. Piette, Lisa Dang, Tim Lichtenberg, Mykhaylo Plotnykov, Raymond Pierrehumbert, Emma Postolec, Samuel Boucher, Alex McGinty,…
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2025 December 11
DOI:10.3847/2041-8213/ae0a4c

Abstract

Ultrashort-period (USP) exoplanets—with Rp ≤ 2R and periods ≤1 day—are expected to be stripped of volatile atmospheres by intense host star irradiation, which is corroborated by their nominal bulk densities and previous eclipse observations, consistent with bare-rock surfaces. However, a few USP planets appear anomalously underdense relative to an Earth-like composition, suggesting an exotic interior structure (e.g., coreless) or a volatile-rich secondary atmosphere increasing their apparent radius. Here, we present the first dayside emission spectrum of the low-density (4.3 ± 0.4 g cm−3) USP planet TOI-561 b, which orbits an iron-poor, alpha-rich, ∼10 Gyr old thick-disk star. Our 3–5 μm JWST/NIRSpec observations demonstrate the dayside of TOI-561 b is inconsistent with a bare-rock surface at high statistical significance, suggesting instead a thick volatile envelope that is cooling the dayside to well below the ∼3000 K expected in the bare-rock or thin-atmosphere case. These results reject the popular hypothesis of complete atmospheric desiccation for highly irradiated exoplanets and support predictions that planetary-scale magma oceans can retain substantial reservoirs of volatiles, opening up the geophysical study of ultrahot super-Earths through the lenses of their atmospheres.

1701物理及び化学99未分類
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