3.14日で公転する「円周率惑星(パイアース)」が見つかる!宇宙の神秘に隠された数学的意味とは…?

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公転周期3.14日のパイアース。
公転周期3.14日のパイアース。 / Credit: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle, Christine Daniloff, MIT

reference: MIT,phys

マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究者を含む天文学チームは、遠くの星系に公転周期が3.14日という惑星を発見したと、9月21日の科学雑誌『The Astronomical Journal』で発表しました。

3.14は言わずと知れた円周率と同じ値です。

論文タイトルには「π Earth: A 3.14 day Earth-sized Planet from K2’s Kitchen Served Warm by the SPECULOOS Team(訳: パイアース。公転周期3.14日の地球サイズの惑星)」と書かれています。

宇宙には軌道共鳴など数学と深い繋がりを持った神秘的な現象が見つかったりしますが、これもまたある意味数学と繋がりを持った宇宙の発見と言って良いのかもしれません。

円周率の公転周期を持つ惑星「パイアース」

「K2-315 b」別名「パイアース」のアーティストイメージ。
「K2-315 b」別名「パイアース」のアーティストイメージ。 / Credit:NASA EXOPLANETS

「πEarth(以下、パイアース)」とニックネームのつけられた惑星は、系外惑星を探索するNASAケプラー宇宙望遠鏡のK2ミッションによって、2017年に集められたデータの中から発見されました。

このときはまだ惑星と思われる信号を放つデータに過ぎませんでしたが、研究チームは地上望遠鏡のネットワークSPECULOOS(スペキュラース)を使って、今年のはじめにその星系の観測を行い、データ内の信号が惑星であるということを確認したのです。

こうして発見された新しい系外惑星は、正式名を「K2-315b」と名付けられています。

これはK2ミッションで発見された315番目の系外惑星という意味です。

「K2-315b」の半径は地球の約0.95倍で、ほぼ地球サイズの惑星だと推定されています。

主星は太陽の約5分の1の大きさで、私たちの太陽より低温で低質量の星です。そしてこの惑星は毎秒約81kmという猛烈な速度で星の周りを回っており、その公転周期はなんと3.14日だったのです。

残念ながらハビタブルゾーンの外側

K2-315星系と太陽系の惑星軌道を重ねたイメージ。青色の領域はこの星系のハピタブルゾーン。
K2-315星系と太陽系の惑星軌道を重ねたイメージ。青色の領域はこの星系のハピタブルゾーン。 / Credit:NASA EXOPLANETS

パイアースの質量はまだわかっていません。しかし、この惑星は地球型の岩石惑星で、地球にかなり近いものになる可能性があります。

そうなると気になるのは生命の存在する可能性ですが、残念ながらこの惑星は非常に主星に近い位置にあり、ハビタブルゾーン(居住可能領域)の外側です

太陽系に重ねてこの星系を見た場合、パイアースは水星の軌道よりもずっと内側に存在しています。

このため惑星表面温度は450K(約176℃)まで加熱されています

一般的な理解では、この惑星に生命が誕生することはできないでしょう。科学者たちは冗談交じりに「この星の表面ではパイが焼ける暑さだ」と語っています。

しかし、生命の可能性や数学定数πとの関連は別として、この惑星は大気の特徴を研究するための有望な候補になる可能性があるといいます。

天文学者の遊び心

実際惑星の軌道周期が3.14日だとなにか意味があるのかというと、特にありません

それなのに論文タイトルに「πEarth」と入れたことについて、研究チームの1人ジュリアン・ドゥ・ウィット氏は、「ちょっとした遊び心は誰でも必要としています」と語っています。

これは膨大なデータの中から惑星を探す作業に明け暮れる研究者たちのちょっとした遊び心でピックアップされた話題なのです。

研究自体の意義は、すでに運用の終了したケプラー宇宙望遠鏡の膨大なアーカイブデータの中から、新たな系外惑星を発見できたことにあります

系外惑星の存在は、主星と惑星が起こす食(トランジット)を利用して探索されます。

これは地上観測だけで発見することは非常に困難です。アーカイブデータの中からそれらしい信号を発見し、観測に適した夜を選定して、その場所をピンポイントで観測するという、方法で今回の発見は成し遂げられました。

低温の星を回る地球のような惑星の探索は、現在の天体観測の1つのテーマになっています。

低温矮星「K2-315」。
低温矮星「K2-315」。 / Credit:NASA EXOPLANETS

系外惑星は主星の近くにいないと発見が難しいですが、たいていそうした領域は生命には過酷な環境です。しかし、低温の矮星ならば、ごく近距離にもハビタブルゾーンが存在できます。

今回の研究と同じ方法で、今後もっと興味深い惑星を発見することもできるかもしれません。

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