2019年ノーベル物理学賞(2)
受賞理由
太陽型恒星を周回する太陽系外惑星の発見
受賞者
スイス
スイス
解説
1995年、マイヨールさんとケローさんは、地球から50光年離れた星のまわりを回る新しい惑星を見つけました。その星は私たちの太陽によく似ていますが、惑星はわずか4日で一周するほど近くにあり、とても熱い“巨大ガスの球”でした。この発見は「ほかの星にも惑星があるかもしれない」という夢を現実にしました。今では4,000個以上の惑星が見つかり、宇宙がさらににぎやかな場所だと分かっています。将来、生命が住める星を探す手がかりにもなります。
関連キーワード
系外惑星
太陽系の外で他の恒星を回る惑星の総称です。1995年の初発見以降、4,000個を超える存在が確認されています。大きさも軌道も多種多様で、太陽系とはまったく異なる系も多数あります。大気の測定から水蒸気やメタンなどの分子が検出される例も出てきました。系外惑星研究は生命の存在可能性を探る重要な分野となっています。
ドップラー分光法（RV法）
恒星のスペクトル線が周期的にずれる現象を測り、惑星による重力の引っぱりを検出します。速度変化は数m/sほどと小さく、高分散分光器と安定した波長基準が不可欠です。ホットジュピターは振幅が大きいため最初に多数発見されました。近年はHARPSやESPRESSOなどでcm/sレベルが目指され、地球型惑星の検出が狙われています。RV法は惑星質量と軌道離心率を直接決定できる強力な技術です。
ホットジュピター
木星並みの質量を持ちながら、恒星に非常に近い軌道（数日周期）を回るガス巨大惑星の総称です。高温のため膨張した大気をもち、しばしば恒星風による質量損失が観測されます。形成理論上は原始円盤外側で生まれた後、円盤との相互作用で内側へ移動したと考えられます。ホットジュピターはトランジット深さが大きく、観測しやすい対象です。その異常な存在は惑星系形成における多様な進化経路を示唆しています。
トランジット法
惑星が恒星の前を横切る際のわずかな減光を測定する方法です。光度曲線から惑星の半径や公転周期が求められます。大気透過分光を併用すると、分子吸収線から化学組成を推定できます。Kepler や TESS などの宇宙望遠鏡が多数のトランジットを検出しました。RV法と組み合わせれば密度が得られ、固体か気体かを判断できます。
高分散エシェル分光器
波長を細かく分ける回折格子を階段状に配置した分光器で、R=50,000以上の分解能を得られます。ELODIEやHARPS、ESPRESSOなどが代表例です。極めて狭い吸収線を多数検出できるため、m/s以下の速度精度が可能になります。温度・圧力安定化やI₂セルなどの波長基準が精度維持に不可欠です。エシェル分光器はRV法の核心技術として系外惑星研究を支えています。