かに座55番星Ae

かに座55番星Ae（、略号: 55 Cnc Ae)は、地球から約41光年離れた太陽と似た恒星かに座55番星の周りを公転する太陽系外惑星である。かに座55番星A系の第1惑星である55 Cnc - SIMBADNotes for star 55 Cnc - Extrasolar Planets EncyclopaediaImproved precision on the radius of the nearby super-Earth 55 Cnc e - ''Atromomy & Astrophysics'熱いけれども密度は小さい、蒸気をまとったスーパーアース - AstroArtsSpitzer Detects a Steaming Super-Earth Eclipsing Its Star - NASAA SUPER-EARTH TRANSITING A NAKED-EYE STAR - The Astrophysical Journal。

 発見 
かに座55番星Aeは、かに座55番星A系に発見されている5個の惑星のうち、4番目の2004年に発見された惑星である。かに座55番星eはドップラー分光法によって発見された。1997年にかに座55番星Ab、2002年にかに座55番星Adが発見され、視線速度の測定結果からかに座55番星Acの存在が予言された中でかに座55番星Aeは発見され、当時不確定であったAcの存在が確定する事となった。

その後、2005年に恒星の視線速度の変化の説明を、かに座55番星Aeの代わりに、より遠くの軌道を公転する更に質量が大きい惑星によって説明しようと別の惑星の存在が仮定され、2007年に予言どおりかに座55番星Afが発見されたRecord Fifth Planet Discovered Around Distant Star - SCIENTIFIC AMERICAN。しかし、かに座55番星Afの存在だけではかに座55番星Aeの存在を否定する事はできなかった。

 軌道 
かに座55番星Aeは、かに座55番星Aからわずか233万 km（0.0156 au）しか離れていない軌道を17時間41分で公転している。これは発見当時で最も短い公転半径であり、2025年現在でもかなり短い部類に属する。公転周期も本来は発見当時で最も短いものになるはずであったが、2010年の精密な測定があるまで公転周期は2.8日と思われていたため、当時で最も公転周期の短い惑星とはならなかった。これほど主星に近い軌道のため、かに座55番星Aeは将来的には主星の重力によって砕けてしまうと考えられている。

2011年4月27日、かに座55番星Aeがトランジットを起こしていることを発見したとする研究が発表された。トランジットを起こした事から、軌道傾斜角は81度と推定されている。また、このときの測定から、惑星の物理量に関して多くの情報が得られた。

 物理的性質 
サムネイル|かに座55番星eのアニメーション（想像図）
かに座55番星Aeは地球と比べて質量は7.8倍、直径は2.04倍であると推定されている地球型惑星で、スーパーアースに分類される。平均密度は 5.07 g/cm3と、地球より大きいにも関わらず、平均密度がほぼ同じである。これは、質量の5分の1が、水などの軽い物質でできている可能性がある。ただし、恒星から極めて近いため、表面温度は 1,760 ℃ もしくは 2,150 ℃Nearby super-Earth likely a diamond planet YaleNews という非常な高温となっており、生命は存在しないと考えられている。かに座55番星Aeから見れば、かに座55番星Aは、地球から見た太陽の60倍も大きく、3,600倍も明るく輝いていることになる。


かに座55番星Aeが地球と似た組成を持つ惑星である場合には、この 2,000℃に 近い高温のため、珪酸塩で出来た核を中心とし、超臨界水で出来た海が表面を覆っている可能性もあるImproved precision on the radius of the nearby super-Earth 55 Cnc e - ArXiv。大気の成分は、高温の水蒸気と水の一部が主星からの紫外線によって分解されて生じた遊離酸素が混ざった物であると考えられているOrigin and Ubiquity of Short-Period Earth-like Planets: Evidence for the Sequential-Accretion Theory of Planet Formation - ArXiv。この説を支持する観測結果として、2012年のスピッツァー宇宙望遠鏡の観測によって、かに座55番星Aeから放出される赤外線を直接観測した。これは、スーパーアースからの光を初めて直接観測によって検出できた事例となった。観測結果では、かに座55番星Aeは暗い天体であり、昼側の表面温度が 1,700 ℃ 以上の高温の天体であることが分かった。昼側の表面温度がここまで極端に高い場合、夜側に向かう熱の流れを作るほどの厚い大気が存在しないことを示しているNASA's Spitzer Sees The Light of Alien 'Super Earth' NASA。

また、もうひとつの説として、かに座55番星Aeが未発見の炭素惑星に近い、炭素と花崗岩で出来た惑星であるというシミュレーション結果がある。これは、主星のかに座55番星が炭素を多く含む恒星であり、またかに座55番星eが地球よりも大きな高温の惑星であることに由来する。また、先述のような海洋惑星である場合には、水が豊富に存在することになるが、かに座55番星Aeの組成は、炭素や炭化ケイ素、炭化物、鉄、ケイ酸塩が主体であり、水はほぼ存在しない可能性が示されている。この場合、表面は黒色の黒鉛で覆われており、内部にダイヤモンドで出来た層を持つと考えられている。ダイヤモンドの全量はかに座55番星Aeの質量の1/3を占めており、これは地球の3倍もの質量に達する。

かに座55番星Aeのパラメーターは、後の測定により何回か訂正されている。発見当初は地球の17.7倍（その後14倍）というホット・ネプチューンであると推定されていた。このときには、天王星型惑星の質量を持つ初めての天体として、グリーゼ436bと同時に発表されている。その後、2011年までは質量は8.63倍、直径は1.6倍と考えられ、平均密度が11.58g/cm3と、鉛並みの密度がある風変わりな地球型惑星であると思われていたThe mystery of exoplanet 55 Cnc e - Astrobites。その後、スピッツァー宇宙望遠鏡による2011年4月27日のトランジットと精密な視線速度の測定により、詳しい直径と質量が求められ、いくつかの訂正があった後に現在の値に落ち着いた。

 形成 
かに座55番星Aeは、初めから岩石惑星として生成したのではなく、初めは、水などの揮発性物質に富んだガス惑星として誕生し、その後恒星に近づいた事から、光蒸発の影響を受けて、ガス成分を失ったと推定されている。そして現在では、高圧で固まっていた氷から、温度上昇で超臨界流体として高温高圧の水が生じ、珪酸塩で出来た核を覆っていると考えられている。

 脚注 

 関連項目 
 かに座55番星A - 主星
 かに座55番星Ab - 第2惑星
 かに座55番星Ac - 第3惑星
 かに座55番星Ad - 第4惑星
 かに座55番星Af - 第5惑星
 グリーゼ436b - かに座55番星Aeと共に、海王星サイズの天体として発表された惑星。
 さいだん座μ星c - ほぼ同時期に海王星サイズの天体として発表された惑星。
 GJ 1214 b - かに座55番星Aeと似たような高温の海と大気を持っている惑星と推定されている。
 CoRoT-7b - かに座55番星Aeと似たような境遇で核のみが残った惑星であると推定されている。
 スーパーアース
 クトニア惑星
 海洋惑星
 炭素惑星
 アクティブSETI


 外部リンク 
 Super Earth Reveals Itself to Spitzer ジェット推進研究所

55はんせいAe
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