“黒い”スーパーアース「LHS 3844 b」が同期回転している観測的証拠を発見
「太陽系外惑星」の多くは恒星のすぐ近くを公転していることから、地球の月のように公転周期と自転周期が一致し、常に同じ面を恒星に向けている「同期回転（潮汐ロック）」をしていると考えられています。ただし、太陽系外惑星の同期回転はほとんどの場合推定に留まっています。特に、地球より大きな岩石惑星である「スーパーアース」では、これまで実際に観測によって実証されたことはありませんでした。 水蒸気が検出されたスーパーアース 北京大学のXintong Lyu氏などの研究チームは、スーパーアースの1つ「LHS 3844 b」について、赤外線宇宙望遠鏡「スピッツァー」の観測データを惑星モデルに当てはめることで、同期回転の証拠が見つかるかどうかを検証しました。その結果、同期回転以外の可能性を排除する結果が得られたことから、LHS 3844 bは観測的に同期回転が証明された初のスーパーアースとなりました。
■同期回転の証拠を直接得るのは難しい
地球の月は常に表側を地球に向けており、裏側を見ることはできません。これは、地球から受ける潮汐力によって月の自転周期が長くなり、公転周期と一致する値に固定されたために生じる現象です。このような現象は「同期回転」と呼ばれます。同期回転の例は地球の月に限らず、木星のガリレオ衛星や冥王星の衛星カロンなど、多数の例が知られています。 太陽以外の天体の周りを公転する「太陽系外惑星」では、しばしば恒星のすぐ近くを数時間から数日の周期で公転する例が知られています。これらの惑星も恒星からの潮汐力を受けることで、同期回転をしているのではないかと考えられています。しかし、近くても数光年離れている太陽系外惑星の自転周期を測定することは簡単ではないため、同期回転していると推定されている例のほとんどは観測的に実証されていません。 特に、地球よりも大きな岩石主体の惑星である「スーパーアース」の同期回転の例は知られていませんでした。スーパーアースが恒星の近くを公転していれば同期回転の可能性を高めますが、それだけでは十分とは言えません。例えば、水星は長い間同期回転をしていると信じられていましたが、実際には2回公転する間に3回自転するという、公転周期と自転周期が2:3の共鳴関係にあることが判明しています。これは、潮汐力による自転周期の固定が1:1の同期回転以外の値でもあり得るために起きる現象です。従って、恒星の近くを公転しているスーパーアースが必ずしも同期回転をしているとは限らないことになります。 木星と似たタイプの惑星であるガスが主体の「ホットジュピター」とは異なり、同期回転しているとみられるスーパーアースは大気をほぼ失っていて、恒星からの放射や宇宙から飛来する宇宙線などが地表に直接降り注ぎ、岩石が大きな風化を受けていると推定されます。スーパーアースの岩石が風化している状況を知ることができれば、太陽系の中にある岩石主体の天体の風化度合いを知る手掛かりにもなるでしょう。従って、スーパーアースが同期回転をしているかどうかは、その惑星系における岩石の風化度合いを決定する大きな指標となる訳ですが、同期回転の実例が見つかっていないために研究の妨げとなっているのです。
