宇宙には、地球外惑星（エキソプラネット）のサイズ分布に関する大きな謎が存在しています。特に、地球の約1.8倍の半径を持つ惑星が極端に少ないことが知られており、この現象は「半径の谷（radius valley）」と呼ばれています。この未解明の領域に光を当てるべく、NASAは新たなミッション「EVE（Early eVolution Explorer）」を提案しており、若い惑星の進化を直接観測することで、その原因解明を目指しています。
エキソプラネットの「半径の谷」とは何か？
これまでの観測により、宇宙には岩石質の「スーパーアース」（地球より大きく海王星より小さい惑星）と、より膨張したガス質の「サブネプチューン」（海王星より小さいガス惑星）が豊富に存在することが確認されています。しかし、その中間、具体的には地球の半径の約1.8倍程度のサイズを持つ惑星は、なぜか非常に少ないのです。この明確なギャップは、惑星形成や進化の過程における重要な手がかりであると考えられていますが、そのメカニズムは未だに解明されていません。
NASAのEVEミッションが探る二つの仮説
半径の谷の存在については、現在主に二つの仮説が提唱されています。EVEミッションは、これらの仮説のどちらが正しいかを検証することを目指しています。
仮説1：ガス剥ぎ取り説（Photoevaporation）
一つ目の仮説は、多くの小さな惑星が当初、厚い水素とヘリウムの大気に包まれて誕生するというものです。もしこれらの惑星が若く活動的な恒星の近くを公転している場合、恒星から放出される強力な放射線によってその大気が徐々に剥ぎ取られてしまいます。結果として、岩石質の核だけが残り、スーパーアースになると考えられています。一方、恒星から遠く離れた惑星は、大気を保持し続け、サブネプチューンとして進化するという見方です。
仮説2：形成時からの違い説（Core-powered mass loss）
もう一つの仮説は、惑星の分裂が誕生の時点ですでに決定づけられているというものです。この説では、スーパーアースは恒星に近い場所で乾燥した岩石質の惑星として形成され、サブネプチューンはより遠い場所で、高密度で水が豊富な惑星として形成されると説明されます。これは、劇的な大気剥ぎ取り現象ではなく、宇宙における惑星形成の初期段階での「選別」のようなプロセスが働いていると捉えられます。
EVEミッションの観測戦略と宇宙科学への貢献
EVEミッションは、これらの議論に決着をつけるため、誕生から5000万年未満の非常に若い惑星を研究することに焦点を当てています。NASAの計画では、2.5年間のミッション期間中に、30の異なる若い星団をそれぞれ30日間監視し、合計で約20,000個の若い恒星を観測する予定です。
若い恒星は活動が活発で、頻繁にフレア（恒星表面での爆発現象）を発生させます。これらのフレアは、惑星が恒星の前を通過する際に生じる信号と誤認される可能性があるため、EVEは近紫外線、光学、近赤外線の3つの異なる波長帯で観測を行います。特に、紫外線でフレア活動を追跡することで、惑星のトランジット信号と恒星のノイズを区別し、実際の通過惑星をより明確に特定できると期待されています。この先進的な観測手法により、EVEは惑星形成の初期段階における大気の進化や、惑星核の組成に関する貴重なデータを提供し、宇宙科学の理解を大きく前進させる可能性を秘めています。
まとめ
NASAが提案するEVEミッションは、エキソプラネットのサイズ分布における長年の謎「半径の谷」の解明を目指す画期的な取り組みです。若い惑星の形成と進化を直接観測することで、大気剥ぎ取り説と形成時からの違い説という二つの主要な仮説のどちらが真実に近いのかを検証します。このミッションが成功すれば、人類の惑星形成理論に対する理解は深まり、宇宙における生命居住可能な惑星の探索にも新たな視点をもたらすでしょう。
情報元：Digital Trends
