NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が、超高温の系外惑星TOI-561 bに厚い大気が存在する兆候を捉えました。これは、こうした天体に対する従来の常識を覆す発見です。11時間足らずで主星を一周するこの岩石惑星は、予想よりも低温かつ低密度であり、マグマオーシャンの上層にガス層が存在することを示唆しています。12月11日に発表されたこの研究結果は、激しい放射線を浴びる恒星近くの小型惑星であっても、大気が完全に剥ぎ取られるわけではない可能性を示しています。
天文学者チームは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使用し、太陽系外に位置するスーパーアース「TOI-561 b」を包み込む大気の強力な証拠を特定しました。この惑星は地球の1.4倍の半径を持ち、太陽よりもわずかに小さく低温な主星の周りを11時間足らずで一周します。地球と太陽の距離の約40分の1、100万マイル（約160万km）未満という至近距離にあるため、TOI-561 bは潮汐ロックされていると考えられ、片面は常に主星にさらされ、岩石の融点を超える猛烈な熱に晒されています。
観測によると、惑星の昼側の温度は約1,800℃（3,200℉）に達します。これは、岩石が露出した表面である場合に想定されていた2,700℃（4,900℉）よりも低い値です。General Observers Program 3860の一環として37時間にわたって行われたウェッブ望遠鏡のNIRSpec（近赤外線分光器）による観測データから明らかになったこの温度差は、揮発性物質に富んだ大気中の強風によって熱が再分配されている可能性を示唆しています。
主任研究員であり、カーネギー科学研究所地球惑星ラボのスタッフサイエンティストであるJohanna Teske氏は、この惑星の異例な特徴について次のように述べています。「この惑星の際立った点は、その異常なほどの低密度にあります。地球のような組成を持っていると想定した場合、それよりも密度が低いのです。」TOI-561 bは、天の川銀河の厚い円盤部に位置する、太陽の2倍の年齢を持つ古く鉄の少ない恒星を周回しており、太陽系の惑星とは異なる化学環境で形成されたことがうかがえます。
共同著者のバーミンガム大学Anjali Piette博士は、大気の役割についてこう説明します。「観測結果を説明するには、揮発性物質が豊富な厚い大気がどうしても必要です。強風が熱を夜側へと運ぶことで、昼側の温度が下がっているのでしょう。」チームは、惑星全体を覆うマグマオーシャンの上に厚いガス層が存在し、激しい恒星放射を受けながらも、大気と内部の間でガスが循環して平衡状態を保っているという説を提示しています。
共同著者のフローニンゲン大学Tim Lichtenberg氏は次のように補足します。「私たちは、マグマオーシャンと大気の間に平衡状態があると考えています。惑星内部からガスが放出されて大気に供給される一方で、マグマオーシャンがそれらを内部へと吸収し戻しているのです。観測結果を説明するには、この惑星が地球よりもはるかに揮発性物質を多く含んでいる必要があります。」
12月11日付の『アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ』誌に掲載されたこれらの成果は、極短周期の系外惑星に対する理解を刷新し、それらの惑星が数十億年にわたって大気を保持し得る可能性を示しています。今後は全データセットの詳細な解析を通じて、温度変化や大気組成のより精密なマッピングを目指す予定です。