質問: プロキシマ・ケンタウリbの大きさは？

プロキシマ・ケンタウリb

プロキシマ・ケンタウリb (Proxima Centauri b)、または<b data-parsoid='{"dsr":[2780,2792,3,3]}'>プロキシマb (Proxima b) [1][2]は、太陽に最も近い恒星である赤色矮星プロキシマ・ケンタウリのハビタブルゾーンに存在すると考えられている太陽系外惑星である[3][4]。地球からの距離は約4.2光年（1.3パーセク、40兆km）、ケンタウルス座の方角に位置しており、2016年現在知られている太陽系外惑星の中では最も太陽系に近い天体である。生命が存在する可能性から注目を集めているが、サイズが近い他の太陽系外惑星と比べて特別条件が良いわけではない。[5] ただし、正確な評価のためには惑星の物理的特性に関するより多くの情報が必要である。[5][6][7]
プロキシマ・ケンタウリbの発見は、2016年8月にヨーロッパ南天天文台によりアナウンスされた[8][3][9][10][11]。惑星の発見には主星のスペクトル線の周期的なドップラーシフトから惑星の存在を探る視線速度法が用いられた。主星の視線速度は、毎秒約2mほどである。[8]
プロキシマ・ケンタウリbは地球に極めて近いことから、数世紀以内という太陽系外惑星としては比較的現実的な期間で探査が可能であり[4]、研究者らによりブレークスルー・スターショット計画といった無人探査が提案されている[3][4]。
物理的性質
質量・半径・温度
プロキシマ・ケンタウリbの軌道傾斜角は未だ観測できていない。下限質量は地球質量の1.27倍だが、これは惑星の軌道が地球から見てドップラーシフトが最大となる角度だった場合である。[8] 今後の観測により軌道傾斜角が明らかになれば、真の質量が計算できるようになる。より傾きが強い場合は質量も大きくなるが、とりえる角度の90%の範囲では、大きくとも地球質量の3倍以内に収まる[12]。もし惑星が地球型惑星でその密度が地球と同じ場合、その半径は最小で地球の1.1倍となる。もしより密度が低かったり、質量が大きい場合は、半径ももっと大きい可能性がありうる[13]。は234K (−39°C) で[8]、主星のハビタブルゾーン内に位置している。
主星
プロキシマ・ケンタウリbは、M型の赤色矮星プロキシマ・ケンタウリを周回している。プロキシマ・ケンタウリの質量は太陽質量の0.123 ± 0.006倍[14]、半径は太陽半径の0.141 ± 0.007倍[15]。表面温度は3042 ± 117 Kで[16][14]、48.5億年前に誕生したと推定される[17]。比較して、太陽は46億年前に誕生して[18]、その表面温度は5778 Kである[19]。プロキシマ・ケンタウリは約83日で自転しており[20]、その光度は太陽光度の約0.0015倍と非常に暗い[8]。2つの大きな恒星と三重星系を構成しており、こうした小さな恒星としては珍しく、太陽に比べて相対的に金属に富んでいる。その金属量 ([Fe/H]) は0.21で、この数値は太陽の1.62倍の金属が存在することを示す[21][note 1]。
プロキシマ・ケンタウリは太陽に最も近い恒星であるが、非常に暗いため地球から肉眼で観測することはできない（視等級は
11.13[22]）。
プロキシマ・ケンタウリは、磁場の活動により明るさと高エネルギー放射が時に急激に増加する閃光星であり[23]、これは大きな太陽嵐を引き起こし、もし惑星が強い磁場や大気で守られていない場合、その地表に強烈な照射を浴びせつける恐れがある。
軌道
プロキシマ・ケンタウリbは、主星から軌道長半径0.05AU (7,500,000km) の軌道を11.186日で公転している。これは地球と太陽の距離の12分の1の距離である。[8] 太陽系で比較すると、太陽に最も近い惑星である水星が軌道長半径0.39 AUでありそれよりも遥かに主星に近い。プロキシマ・ケンタウリbが主星から受け取る放射流束は地球が太陽から受ける量の約65%程度でしかない。この放射流束の大半は赤外線であり、可視光線は地球が受ける量の僅か2%で、プロキシマ・ケンタウリbの地表は地球の黄昏時以上に明るくなることは無い[note 2]。しかしながら、主星に極めて近いため、プロキシマ・ケンタウリbには地球の約400倍ものX線が降り注ぐ[8]。
生命の可能性

プロキシマ・ケンタウリbの生命の可能性について、2016年現時点では何の説も定まっていない。[5][6] 惑星の揮発性物質の量と自転速度に応じて、3D全球気候モデルと理論が構築可能である。
プロキシマ・ケンタウリbは、惑星に大気が存在すれば液体の水がその地表に存在可能な、ハビタブルゾーンと呼ばれる軌道内に位置している。太陽質量の8分の1程度の赤色矮星では、ハビタブルゾーンは0.0423–0.0816 AUの距離に相当する。[8]
プロキシマ・ケンタウリbはハビタブルゾーン内に位置しているが、だが惑星上に生命が存在できるかについては、いくつかの重要な物理的条件があることからいまだ不明瞭である。まず、惑星が主星に近すぎることから、自転と公転の同期が起きている可能性がある。[24][25] 同期自転の結果としてもし惑星の軌道離心率が0になっている場合、惑星の片側が永遠に主星に向いたまま灼熱の半球と化し、逆に反対側は永遠の夜と氷に包まれた極寒の半球となってしまう[26][27]。この場合、科学者は生命が存在可能なエリアが存在するとすれば、それは二つの半球の間の限られた領域、明暗境界線と呼ばれる地域だと考えている。この地域であれば、液体の水が存在できる温度が保たれるかもしれない。[25] しかしながら、プロキシマ・ケンタウリbの軌道離心率は0.35以下とみられるもののはっきりはしておらず[28]、別の高い可能性として、水星のように3:2の軌道共鳴を起こしていることもありうる。この場合、プロキシマ・ケンタウリbの1日は約7.5地球日となる[7][29][30]。
ヨーロッパ南天天文台の推定では、もしプロキシマ・ケンタウリbに水と大気が存在すれば、いくつかの条件により地球に近い平均気温の温暖な環境になるとの分析がされている[30][28]。もし惑星の大気が主星に面した側の熱を運搬するのに十分な厚さがあれば、惑星の大部分が生命が生存可能な環境となる可能性がある[25]。地球が惑星形成直後の1憶年から2億年の間に初期放射で大量の水を失ってしまったように、シミュレーションではもし大気を持っているとして、プロキシマ・ケンタウリbも同様に水の多くを失っていることが推定される。液体の水は、惑星の主星に面した側や、惑星の熱帯地域（3:2軌道共鳴時）など、惑星表面の最も暑い地域にだけ存在するかもしれない。[7][30] 結論としては、天体物理学者はプロキシマ・ケンタウリbが惑星形成時から水を保っている可能性があると確信しており、これが現在の生命の可能性を評価する上で重要なポイントとなっている[31]。もしプロキシマ・ケンタウリbが大気や水を持つなら、望遠鏡やその他の技術でそれらを観測することができるかもしれない[5]。
形成
プロキシマ・ケンタウリのような小さな恒星を想定した円盤モデルに基づくと、プロキシマ・ケンタウリbは、主星から1 AU以内の距離で1地球質量に匹敵するにも関わらず、現在の軌道で最初から形成されたということになる。しかし考え難いという見方もあり、その場合プロキシマ・ケンタウリbがどこか別の場所で形成されなんらかの手段で移動したという可能性や、または現在の円盤モデルによる星形成理論には何らかの修正が必要になるかもしれない。[8]
発見
プロキシマ・ケンタウリbが最初に発見されたのは2013年で、ハートフォードシャー大学のによる観測データの分析によってであった[20][32]。発見の可能性を確認するため、ヨーロッパ南天天文台は2016年1月にPale Red Dot[note 3]プロジェクトを立ち上げた[33]。2016年8月24日、ロンドン大学クイーン・メアリーのGuillem Anglada-Escudéによるチームは、プロキシマ・ケンタウリbの存在を確認[17]、査読を経てネイチャーにて発表した[8][24]。観測結果は、ラ・シヤ天文台ののHARPSと、8m超大型望遠鏡VLTのUVESによるものであった[8]。主星の視線速度のピークは、軌道周期に加え、小さな質量の太陽系外惑星の存在が計算できるものであった。誤検出の可能性は1000万分の1以下である。[20]
複雑な観測データには、プロキシマ・ケンタウリに他の大きな惑星が存在する可能性が残されている。計算上は他にスーパー・アースサイズの惑星が示唆されており、この惑星がプロキシマ・ケンタウリbの軌道を不安定にしないことも判明している。[8] さらに公転周期が60日から500日の惑星を示すシグナルも発見されているが、恒星の活動を誤認したものでないかは2016年現在未だはっきりしていない[8]。
画像

2016年の1~3月にかけてのプロキシマ・ケンタウリの速度と地球からの距離のHARPSによる観測結果。赤い点と黒いエラーバーがデータを、青い線がデータから導き出した周期を表す。動きの大きさと期間から惑星の下限質量が推測できる。
地球から見た太陽とプロキシマ・ケンタウリbから見たプロキシマ・ケンタウリの比較。プロキシマ・ケンタウリは太陽より遥かに小さいが、距離が近いため、見かけ上の大きさは遥かに大きくなる。
プロキシマ・ケンタウリやその連星と他の星々のサイズの比較。太陽と木星も並んでいる。
ケンタウルス座を中心とした南天の星図。澄んだ夜に裸眼で視認可能な星々が並んでいる。プロキシマ・ケンタウリは赤い丸で示されている。プロキシマ・ケンタウリは裸眼で視認するには暗すぎるが、小さな望遠鏡があれば観測可能である。
チリのラ・シヤ天文台と南天の夜空に、NASAのハッブル宇宙望遠鏡が写したプロキシマ・ケンタウリ（右下）、それにケンタウルス座α星AとB（左下）。プロキシマ・ケンタウリbの主星であるプロキシマ・ケンタウリは、太陽系から最も近い恒星である。

ビデオ

プロキシマ・ケンタウリbの表面温度のシミュレーション。地球のような大気を持ち海洋に覆われているという仮定に基づいている（破線が液体の海と氷の海の境界）。惑星の自転条件の異なる2つのモデルが比較されており、この動画は3:2の軌道共鳴を想定したものである。
同じくプロキシマ・ケンタウリbの表面温度のシミュレーション。こちらは自転と公転の同期を想定したものである。

脚注

参考文献

関連項目


惑星の居住可能性
宇宙生物学
ブレークスルー・スターショット
居住するのに適した太陽系外惑星の一覧



Coordinates: