宇宙人が遠くの星を周回している別の惑星から太陽系を見つけたとしたら、私たちの太陽系はどのように見えるでしょうか?それはどれほどありそうにないように見えるでしょうか？人類の歴史上初めて、太陽系外惑星探査の進歩により、その疑問に答えることができるようになりました。数字を入れることもできます。その宇宙人が、私たちの太陽を周回する惑星を (私たちのものと同様の機器を使って) 10 年か 20 年かけて探した後、私たちから 10 光年 (銀河的には、すぐ隣り) 離れていたとしたら、次のようになります。
かなりまばらですね。地球も火星もない。岩石惑星は一切ありません！土星も、小惑星帯も、巨大氷塊もありません。エイリアンが検出するのは木星だけです。これは、他の太陽系の惑星や天体がすべて太陽から離れすぎているか、小さすぎて検出できないか、またはその両方であるためです。宇宙人は、木星の質量と軌道をかなりの精度で特定できました。なぜなら、私たちの星である太陽は、軌道を回る際に木星の重力がそれを引っ張る力であるという明確なぐらつきを示すからです。しかし、それだけです。太陽-木星系が見えるだけです。
しかし、太陽と木星のシステムは、私たちの銀河の近隣でどのくらい一般的ですか?このような星系には、その用語が示すように、少なくとも 1 つの惑星があり、その惑星とその星の間の重心が外側にあるほど大質量です。 その星 (私たちの太陽系では、他の各惑星と太陽の間の重心は、太陽の半径内にあります)。私たちの太陽と木星のペアは通常のようなものですか?
太陽から始めましょう。私たちのホームスターは少し変わっていることがわかりましたが、それほど多くはありません.この画像は、太陽から 30 光年以内にあるすべての星の人口調査を示しています:
私たちの太陽は G 星です。通常、色は白から黄色で、表面温度は約 5,000 ～ 6,000 ケルビンです。約 400 個の星のうち、30 光年以内に 20 個の G 星があります。星の大部分は「赤色矮星」とも呼ばれるM星です。これらの小さな赤い星は、G 星よりもはるかに長い寿命を持っていますが、はるかに暗く輝いています。近くの星の中で、太陽はやや奇妙です。 「太陽のような」星の定義にある程度の自由度を与えると、私たちの星は稀なものになります。近くの星の 10% がそれに似ており、菜食主義者であるアメリカの成人の割合に相当します。
では、木星に注目してみましょう。まず、太陽系外惑星の現在の国勢調査を見てみましょう。これは、過去 20 年間に発見された約 3,000 の惑星のプロットです。 x 軸はホームスターからの惑星の距離を表し、y 軸はその質量を表します:
太陽と同じように、木星もちょっと変わっています。 (私たちの岩石惑星も同様です。知られている太陽系外惑星のどれも、それら、または土星、天王星、または海王星と並んでいません。しかし、私たちはすでにこれを知っていました。それが、完全な太陽系ではなく、太陽木星系を探している理由です。 .) 太陽に似た星のうち、質量が地球の 50 個を超える木星のような巨大ガス惑星を持っているのは 10 ～ 15% だけです。
木星をより珍しいものにしているもう 1 つの要因は、その軌道です。ほぼ円形です (離心率のある楕円)。 わずか 5 パーセント）、5 倍以上 地球の軌道より大きい。一方、他の既知の巨大ガス惑星の中で、火星より広い軌道 (地球の 1.5 倍に過ぎない) は約 10% にすぎず、ほぼ円形 (離心率は 10% 未満) です。それらをまとめると、太陽のような星のうち、私たちのような木星を持っているのは約 1% だけです。これは、5 枚のカードのポーカー ハンドで 3 種類のカードが配られるよりも少し低い確率です。
太陽系には、もう 1 つ珍しい側面があります。それは私たちが持っている惑星に関するものではありません。それは欠けているものです。太陽のようなすべての星の約半分は、少なくとも 1 つの「高温のスーパーアース」惑星によって周回されています。これらの惑星は一般に地球サイズかそれより大きく、太陽の周りの軌道は水星よりも小さい。太陽系にスーパーアースが不足している理由はわかっていませんが、木星が原因である可能性があるという考えもあります。
これらを組み合わせて、私たちの太陽系がどれほど異常かを計算してみましょう:太陽のような星の割合 (10%) に、木星を含む太陽のような星の割合 (10%) を掛け、木星の割合を掛けます。木星のような軌道を持つ惑星 (10%) に、高温のスーパーアースを持たない太陽のような星の割合 (50%) を掛けると、0.05% になります。
これは、私たちの銀河の近隣にある 2000 個の星のうち約 1 個が太陽 - 木星系であることを示しています。これらは、NASA に宇宙飛行士として応募した場合に採用される確率とほぼ同じです。しかし、これはどういう意味ですか？それは、太陽系がそうではないことを意味します それが生命を宿していることを考慮しなくても、十数種類の惑星系です。ほとんどのシステムは、私たちのものとは異なります。ほとんどの惑星系は、太陽のような大きな黄色い G 星ではなく、ちっぽけな赤色矮星を周回しています。ほとんどのシステムには星の近くにスーパーアースが含まれており、ガス巨人がいる場合は、太陽にはるかに近いか、木星よりもはるかに引き伸ばされた軌道を持つ傾向があります.
しかし、金星、地球、土星、火星を含む太陽系と木星系の数はわかっていません。また、木星のない星系や赤色矮星を周回する星系で、地球と土星がどれほど一般的かはわかりません。私たちは、生命を宿す惑星が、私たちの惑星のように太陽と木星の系を好む理由があるかどうかを本当に知りたいと思っています。惑星系の構造は、生命を宿す能力にどの程度影響するのでしょうか?
私たちはまだこれらの質問に対する答えを探しています。現在木星の軌道にあるジュノー探査機は、それらに何らかの光を当てる可能性があります。 「答えのいくつかは、間違いなく重力システムの一般的な物理学にあり、星間物質の冷たいスープから自分自身を集めるときに、ベビースターの周りを渦巻くガスと粒子の固有の引力にあります」と、宇宙生物学者のケイレブ・シャーフは書いています。彼の 2014 年の著書 The Copernicus Complex . 「しかし、パズルの大きなピース、非常に大きなピースは、まったくの盲目的で純粋な偶然から生まれるようです。」
ショーン・レイモンド は、惑星系の形成と進化を研究している天文学者です。また、 でブログを書いています。 planetplanet.net .
