太陽系外惑星とは？トランジット法・視線速度法を解説

夜空の星のまわりにも、惑星はあるのでしょうか。太陽系外惑星の研究は、その問いを観測で確かめています。遠い惑星を見つける方法は、惑星を写真に写すことだけではありません。星の光が少し変わることも、大きな手がかりになります。

太陽系外惑星は、太陽系の外にある惑星

太陽系外惑星、英語でエクソプラネットは、太陽系の外にある惑星です。地球以外の惑星という意味ではありません。火星や木星は地球以外ですが、太陽系の惑星です。

恒星は自ら光を出す星で、太陽も恒星の一つです。NASAの太陽系外惑星の紹介からも、ほかの恒星を回る多様な惑星の姿を知ることができます。

惑星は近くの恒星に比べて暗く、遠くから見ると星の光のすぐそばにあります。とても明るい照明の近くにある小さな物を、遠くから見分けようとする状況に似ています。

直接撮像する方法もありますが、それだけが発見の方法ではありません。NASAの惑星の探し方の解説には、星の明るさや動きの変化を利用する方法が紹介されています。

観測する側から見て、惑星が恒星の前を横切ると、恒星の光の一部がさえぎられます。明るさのわずかな低下を調べるのが、トランジット法です。

説明のために、架空の星の明るさをグラフにするとします。普段の明るさが続く線に、一定の間隔で小さなくぼみが現れる。そのくぼみが、惑星の通過を調べる入口になります。繰り返す間隔は、公転周期を考える手がかりです。

ただし、見ている方向で星の前を横切らなければ、この方法ではその影を捉えられません。見つけやすい条件があるので、「観測で見つかった惑星の姿」が、そのまま宇宙のすべての惑星の分布とは限りません。

惑星は恒星の重力を受けますが、恒星も惑星の重力を受けます。恒星が観測者へ少し近づいたり遠ざかったりすると、光の波長が変わります。この変化から惑星の存在を調べるのが、視線速度法です。

「大きな星が小さな惑星を動かす」だけの一方通行ではない、と考えると理解しやすくなります。1995年に発見されたペガスス座51番星bは、太陽に似た恒星を回る惑星の発見として知られ、この方法が使われました。

トランジットでは、さえぎる光の割合などから惑星の大きさを調べます。視線速度では、恒星の動きから惑星の質量に関する情報を得ます。複数の方法を組み合わせると、惑星の性質を考える材料が増えます。

一枚の写真だけで物の重さがわからないように、観測方法によって得意な問いが違います。発見のニュースを読むときは、「何を測って、何を推定したのか」に注目すると面白くなります。

大きさが地球と似ていることと、生命がいることは別です。温度、大気、水など、考える条件はほかにもあります。NASAが説明するハビタブルゾーンは、惑星の表面に液体の水が存在しうる恒星からの距離の範囲を考える概念です。

その範囲にあることも、海や生命を確認したという意味ではありません。「地球サイズ」「水が存在しうる条件」「生命の証拠」は、それぞれ別の段階です。段階を分けると、ニュースの成果を、期待を持ちながら具体的に読めます。

太陽系外惑星の魅力は、知らない世界の数だけではありません。かすかな光の変化から、その世界に近づいていく工夫にもあります。夜空の点を、惑星を伴うかもしれない恒星として見直すと、宇宙が少し広く感じられます。