β Pictoris bの電波が極めて強い磁場を示唆

β Pictoris bに位置する電波バーストは、太陽系外惑星の磁場について、これまでで最も直接的な証拠をもたらした。MeerKATが測定したのは、電波の位置、周波数、変動性、偏波である。磁場強度はその次の段階の推論だ。これらの性質が示すオーロラ機構によって信号が生じているなら、最高周波数から放射地点の磁場は少なくとも1,250ガウスでなければならない。結果は9月15日、まだ査読を受けていない科学論文原稿であるプレプリントとして発表された。

β Pictoris bは若く高温の巨大ガス惑星で、質量は木星の約12倍、距離は約64光年である。恒星β Pictorisから、地球と太陽の間隔のおよそ10倍の距離を公転し、8～9時間ごとに自転する。科学的な関心は、地球に似た表面環境ではなく、この惑星の磁気や周囲のプラズマとの相互作用を調べられる点にある。

ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのKevin Ortiz CeballosとEdo Berger、オレゴン大学のYvette Cendesは、南アフリカに設置された64基の電波アンテナ群MeerKATでこの系を調べた。2025年から2026年にかけて行われた4回の観測で、0.85～3.5ギガヘルツの持続放射と急速なバーストが記録された。1ギガヘルツは、電波が1秒間に10億回振動することを意味する。

位置測定によって、従来の探索を制約していた曖昧さが解消された。研究者らは、位置が極めて正確に分かっている遠方の天体を使い、放射がどこから生じたかを測定した。天体位置測定と呼ばれるこの手法により、電波源はβ Pictoris bの領域に置かれた。採用した統計モデルでは、信号は恒星の位置とは4.4シグマの水準で整合せず、同じ系の別の惑星β Pictoris cも発生源として4.8シグマで除外された。

バーストは約40～70%の円偏波を示した。つまり、伝わる電波の電場の向きが規則的に回転していた。周波数、偏波、変動の速さは、電子サイクロトロン・メーザー放射に期待されるパターンと一致する。この過程では、磁力線の周りを加速された電子が、強く秩序だった電波を生む。同じ機構は太陽系の惑星のオーロラにも伴う。

この同定が正しければ、周波数は磁場を測る尺度になる。この機構が生み出せる最高周波数は、発生地点の磁場が強いほど高くなる。観測された3.5ギガヘルツという上限は、その放射領域に少なくとも1.25キロガウス、すなわち1,250ガウスの磁場があることに相当する。規模の参考として、地球表面付近の磁場は約0.5ガウスである。数千倍という差は、同等の全球平均同士を比べたものではない。β Pictoris bの局所的な下限値と、地球表面での測定値を並べた比較である。

惑星の磁場は磁気圏、すなわち磁気が荷電粒子の運動を支配する領域を形づくる。磁場はプラズマをそらす一方で誘導することもあり、粒子が大気のどこに衝突するかを変え、気体が流出する経路を決める。このため、磁気による防護が自動的に大気損失や地表放射線の減少を意味するわけではない。β Pictoris bで今回の測定が主に伝えるのは、宇宙環境との相互作用と、内部の導電性物質の運動によって磁場を維持するダイナモについてである。

測定されたものは、β Pictoris bの位置と整合する電波源、0.85～3.5ギガヘルツの周波数、40～70%の円偏波、繰り返すバーストである。推論されたものは、電子サイクロトロン・メーザー機構によるオーロラ放射、局所磁場の下限1.25キロガウス、自転による変調の可能性である。この過程にプラズマを供給する源は、まだ分かっていない。

Science Newsの物理担当記者Emily Conoverは、研究に参加していないアムステルダム大学の天文学者Joe Callinghamに見解を聞いた。Callinghamによれば証拠には説得力があるが、決定的な試験は、8～9時間周期の規則的な脈動を示せるほど長くバーストを追跡することだ。自転と同期した反復が確認されれば、オーロラという解釈は、ほかの世界の磁気圏や内部を調べるための、より堅牢な手段になる。