ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用した天文学者らが、超高温ガス惑星WASP-121bが完全な公転軌道にわたり大気を失う様子を観測し、その星周囲の軌道の半分以上を横切る2本の巨大なヘリウム尾を明らかにした。これはこのような大気逃亡の初の連続追跡であり、プロセスに関する前例のない詳細を提供する。Nature Communicationsに掲載された発見は、系外惑星環境の複雑さを強調している。
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、天文学者らに系外惑星が大気を失う様子をこれまでで最も詳細に捉えた。ジュネーブ大学（UNIGE）、PlanetS国家研究能力センター、モントリオール大学（UdeM）のトロティエ系外惑星研究所（IREx）の研究者らが、超高温木星であるWASP-121bをほぼ37時間にわたり監視した。この期間は1回以上の完全な公転をカバーし、惑星はその星に近いため30時間ごとに公転を完了する。WASP-121bは極端な条件にさらされており、大気が星の強烈な放射により数千度に加熱される。これにより、ヘリウムなどの軽元素が宇宙に逃亡し、数百万年にわたり惑星の大きさ、組成、進化を変える可能性がある。JWSTの近赤外分光器（NIRISS）を使用して、チームは赤外光でのヘリウム吸収を検出し、ガスが惑星をはるかに超えて広がっていることを示した。観測では、2つの異なるヘリウム流が明らかになった：1つは星の放射と風によって推進され惑星の後ろに続くもの、もう1つは星の重力によって引き寄せられたと思われる前方に曲がるもの。これらの尾は軌道の半分以上を横切り、惑星直径の100倍以上、星までの距離の3倍を超え、記録された大気逃亡の連続検出で最長となった。「ヘリウム逃亡がこれほど長く続くとは非常に驚きました」と、モントリオール大学のポスドク研究員で主任著者のロマン・アラール氏は語った。「この発見は、系外惑星の大気を形成する物理過程の複雑さと、それらの恒星環境との相互作用を明らかにします」。UNIGEの先進モデルがデータの解釈に役立ったが、二重尾構造の再現には苦戦した。「これらの流れの構造は重力と恒星風の両方によるものであり、次世代の3Dシミュレーションが不可欠です」と、UNIGEの博士課程学生で共同著者のヤン・カルトレ氏は指摘した。この研究は既存の理論に挑戦し、大気逃亡研究におけるヘリウムの価値を強調する。今後のJWST観測により、こうした双子の尾が高温系外惑星で一般的かどうかが判明する可能性がある。UNIGEのビンセント・ブーリエ講師は次のように結論づけた。「新しい観測はしばしば我々の数値モデルの限界を明らかにし、新たな物理メカニズムを探求させる」。研究はNature Communications（2025；16(1)）に掲載され、DOI：10.1038/s41467-025-66628-5。