プロキシマ・ケンタウリd

プロキシマ・ケンタウリdはどのように惑星と確認されたのか？

プロキシマ・ケンタウリdは、写真や星の光を遮る様子から発見された惑星ではない。惑星の重力が恒星をわずかに前後へ動かすことで生じる星の光の変化から見つかった。2022年に発表された可視光の観測で約5.12日ごとに繰り返す変化が見つかり、2025年には近赤外線を観測する別の装置でも同じ周期が現れた。異なる時期と装置で同じ結果が得られた後、プロキシマdは確認済みの惑星に分類された。

秒速39cmは、プロキシマdが軌道を進む速さではない。惑星の重力によってプロキシマ・ケンタウリが地球へ近づいたり遠ざかったりするとき、恒星の一方向への速度が最大で秒速約39cm変化するという意味だ。歩く人よりはるかに遅いこの動きを、星の光のごく小さな変化から測った。

約5.12日 プロキシマdが恒星を一周する時間
秒速約39cm 惑星ではなく恒星で測った最大の速度変化
地球の約0.26倍 観測から分かる最小の質量
約431万km 恒星と惑星の間の平均距離

発見当初はなぜ候補にとどまったのか？

チリの超大型望遠鏡に設置されたESPRESSOは、2019年から2021年にかけて99夜でプロキシマ・ケンタウリの星の光を117回測定した。当初の目的の一つは、すでに知られていたプロキシマbの信号をさらに正確に測ることだった。研究者がデータを解析すると、bの約11.2日の周期とは別に、約5.12日ごとに繰り返す変化が現れた。

この変化を惑星によるものと考えると、最小質量は地球の約0.26倍で、恒星からの距離は約431万kmとなる。しかし信号は非常に小さく、主に一つの装置のデータに頼っていた。そこで2022年の論文は、すぐに確認済みの惑星とはせず、「惑星候補」として発表した。信号から惑星の数値を計算できても、その原因が本当に惑星かどうかは別に確かめる必要があるからだ。

恒星の活動と惑星の信号をどう見分けるのか？

プロキシマ・ケンタウリは、表面の黒点や明るい領域が変化し続け、フレアも頻繁に起こす赤色矮星だ。恒星が自転すると、これらの領域が見える位置も変わり、星の光がわずかに変化する。その結果、恒星全体が実際に動いたように見えることがある。装置の微小な変化や、地球の大気が星の光に残す影響も、秒速数十cmという小さな動きを測るときには考慮しなければならない。

2022年の研究チームは恒星の明るさと磁気活動を調べ、約90日の自転周期と長期的な変化も計算に入れた。それでも5.12日の信号は残った。惑星である可能性は高まったが、一つの計算方法だけに頼らないためには、別の装置と別の種類の光でも同じ周期を見つける必要があった。

別の観測装置ではどんな信号が見つかったのか？

NIRPSの研究チームは159夜で得た近赤外線の測定420回を解析し、以前の可視光データと比較した。黒点や明るい領域が星の光へ与える影響は、観測する光の種類によって異なることがある。一方、惑星が恒星全体を動かすなら、可視光でも近赤外線でも同じ周期の変化が現れるはずだ。

2025年に公表された解析では、近赤外線データにも約5.12日の信号が現れた。最初の観測とは時期・装置・光の種類が異なるのに、同じ周期が得られた。現在、NASAの系外惑星カタログはプロキシマdを確認済みの惑星として掲載している。「確認」とは小さな信号が大きくなったという意味ではない。他の原因よりも惑星で説明する方が、まとめた観測結果によく合うという判定だ。

プロキシマdを確認した根拠は、秒速39cmという一つの数値ではない。異なる時期・装置・波長で同じ5.12日の周期が繰り返したことだ。

プロキシマdについて何が確認されているのか？

恒星が地球へ近づく速さと遠ざかる速さだけでは、惑星の軌道が私たちの視線に対してどれほど傾いているかは分からない。したがって地球の約0.26倍という値は、可能な質量のうち最小のものだ。軌道の傾きが大きければ、実際の質量はそれより大きい可能性がある。

プロキシマdが恒星の手前を通る確率は約2％と計算されており、これまでにそのような通過は確認されていない。そのため、遮る星の光の量から大きさを測れず、質量を体積で割った平均密度も分からない。主に岩石でできているか、大気があるか、表面がどのような状態かも未確認だ。このページの惑星画像は、最小質量と可能な組成をもとにした絵であり、実際の写真ではない。

プロキシマdの計算上の温度は何を意味するのか？

プロキシマdはプロキシマbより恒星に近く、ハビタブルゾーンに分類される範囲よりもさらに内側を回っている。そのためbよりはるかに強い星の光を受ける。系外惑星データにある約282Kは、星の光をどれだけ反射し、熱がどう広がるかをあらかじめ決めて計算した比較用の温度だ。この値を平衡温度と呼ぶ。

実際の表面温度は、大気の有無、気圧と気体の種類、雲、昼側から夜側へ運ばれる熱の量によって大きく変わりうる。プロキシマ・ケンタウリのフレアと強い紫外線・X線も、大気があればその量や組成を変える可能性がある。大気はまだ発見されていないため、表面がどれほど熱いか、どのような環境かは分からない。

公転周期・軌道距離・恒星の速度変化は観測から求めた。最小質量は軌道の傾きを知らずに計算した値で、平衡温度は星の光の反射と熱の移動方法を仮定した値だ。大きさ・密度・大気・表面はまだ測定されていない。

2019～2021年 ESPRESSOが99夜で得た星の光の測定117回から、約5.12日の信号を見つけた。
2022年 恒星活動を補正した後も信号が残り、プロキシマdは惑星候補として発表された。
2025年 NIRPSが159夜で得た近赤外線の測定420回から、同じ周期を再び確認した。
現在惑星の存在は確認されたが、大きさ・主な物質・大気・表面はまだ分からない。

プロキシマdについて、これから何を調べる必要があるのか？

恒星の前後運動をより長く正確に測れば、5.12日の信号と軌道を詳しく調べ、黒点やフレアによる変化もさらに分けられる。恒星が空を横切る方向にどれほど動くかまで測れれば、惑星軌道の傾きと実際の質量の範囲も狭められる。ただし動きは非常に小さく、測定は難しい。

プロキシマdは恒星に非常に近いため、空でも両者がほぼ重なって見え、惑星自体は恒星よりずっと暗い。星の光から惑星の光を分離し、表面が反射した光や惑星が放つ熱を調べることはまだ非常に難しい。現在最も確実に言えるのは、秒速わずか39cmの恒星の動きが、複数のデータで同じ5.12日の周期として現れたという事実だ。これがプロキシマdを惑星として確認した証拠である。