TRAPPIST-1 gの重力はどれほど強いのか？
TRAPPIST-1 gは七惑星の中で半径が最も大きいが、質量は最大ではない。半径は地球の約1.129倍、質量は約1.321倍で、最も内側のbの方がgより少し重い。質量と半径から求めたgの表面重力は地球の約1.04倍だ。惑星の大きさだけで、表面重力や大気が残る可能性を判断することはできない。
- 約12.35日 恒星を1周する時間
- 地球の約1.129倍 七惑星で最大の半径
- 地球の約1.321倍 通過時刻の変化から求めた質量
- 地球の約1.04倍 質量と半径から求めた表面重力
惑星の大きさと表面重力はどう関係するのか？
半径は、惑星が恒星の前を通るときに隠した光の量から求める。質量は、七つの惑星が互いに引き合い、通過時刻を変える程度から計算する。2021年の研究では、gの質量は地球の1.321±0.038倍、bは1.374±0.069倍だった。したがってgは半径では最大だが、bより少し軽い。
表面重力は質量が大きいほど強く、半径が大きいほど弱くなる。質量と大きさが一緒に増えれば、表面重力はあまり変わらないこともある。gの表面重力は地球の約1.04倍で、重力から完全に離れるための脱出速度は約12.1km/sと計算される。どちらも地表で測った値ではなく、質量と半径から求めた値だ。
NASAがgを「スーパーアース」と分類するのも、大きさと質量による区分だ。地球より大きい岩石型惑星という意味で、陸・海・大気が地球に似ているという意味ではない。平均密度約5.07g/cm³も岩石が主成分である可能性を示すが、核の大きさや水の量までは決めない。
gは七惑星で半径が最も大きい。しかし表面重力は地球とほぼ同じで、大気があるかは確認されていない。
大気が残っているかどう調べるのか？
脱出速度は、物体が惑星の重力から完全に離れるために必要な速さだ。しかし大気がどれほど長く残るかは、この一つの数値では決まらない。気体分子の重さ、上層大気の温度、恒星から来る紫外線・X線・粒子、惑星の磁場、内部から新しい気体が補われる量がすべて影響する。
gの脱出速度が地球より少し大きいことは、ほかの条件が同じなら気体が逃げにくいという意味だ。しかしTRAPPIST-1は強い爆発が頻繁に起きる赤色矮星で、条件は地球と同じではない。gに磁場があるか、内部から大気が補われ続けているかも測られていない。
Hubbleの観測では、d・e・fに水素が多く雲のない厚い大気がないと分かったが、gのデータは同じ判断をするほど精密ではなかった。これはgで水素大気が見つかったという意味ではない。当時の観測では存在を判定できなかったということだ。
液体の水にはどんな大気が必要なのか？
gは恒星から約700万km離れ、地球が太陽から受け取るエネルギーの約26％を受ける。ハビタブルゾーンの外側寄りにあるが、軌道だけで液体の水があるとは判断できない。大気がほとんどなければ地表の大部分が凍り、恒星を向く面と暗い面の温度差も非常に大きくなりうる。
3次元気候研究では、二酸化炭素が十分にたまり、温室効果によって地表の一部に液体の水を許す場合を計算した。必要な気圧は、地球の海面気圧の数倍から数十倍まで大きく変わった。雲の量、地表の反射率、窒素の量、昼の熱が夜へ移る程度の仮定で結果が変わるためだ。これらは気候モデルの条件であり、gで測った気圧ではない。
gがいつも同じ面を恒星に向けるなら、大気の役割はさらに重要になる。十分な大気は明るい面の熱を暗い面へ運べるが、薄すぎれば二つの面の温度差が大きくなる。ハビタブルゾーンにあるという事実だけではgの気候は分からない。
大気の信号をどう確かめるのか？
NASAの2026年1月のまとめによると、ウェッブはgを観測済みだが、分析結果はまだ出ていない。TRAPPIST-1の暗い斑点や爆発は、波長によって惑星が隠す光の量が違うように見せる。この変化は惑星大気に似るため、恒星の状態が変わっても同じ波長に同じ痕跡が繰り返すかを確かめなければならない。
大気に二酸化炭素があれば、4.3μm付近の光がはっきり減る可能性がある。波長による差がほとんどなければ、大気のない場合、非常に薄い場合、高い雲が下層を隠す場合を比べる必要がある。惑星自身の熱を観測して明るい面と暗い面の温度差を測れば、大気が熱を運ぶかも別に確認できる。
- 恒星光の減少量 gが隠した光の量から半径を求めた。
- 通過時刻の変化 七惑星が互いに引き合う程度から質量を求めた。
- 質量と半径 表面重力と脱出速度を計算した。
- 今後の大気観測 分子の痕跡が繰り返すか、昼の熱が夜へ移るかを確かめる必要がある。
TRAPPIST-1 gは地球とどれほど似ているのか？
gの半径・質量・表面重力は地球に近い範囲にある。適切な大気と十分な温室効果があれば、液体の水が存在しうる軌道でもある。しかし大気の有無、圧力と成分、水の量、地表温度はまだ確認されていない。現在の測定値はgを詳しく調べる価値を示すだけで、地球のような環境の証拠ではない。
このページの海・氷・雲は観測写真ではなく、理解を助ける図だ。表面重力と脱出速度は質量と半径から求めた値であり、大気・液体の水・生命は発見されていない。