惑星科学：高い内部熱流量と大きな核を持つウォームネプチューン

系外惑星の大気と内部特性の相互作用は、ガス惑星の膨張機構や見かけの大気中の化学的非平衡状態の原動力であると長い間考えられてきた。しかし、ハッブル宇宙望遠鏡（HST）の観測可能な波長範囲が限られていることや、単一分子（主にH₂O）からの推測であったため、系外惑星の透過スペクトルでこの理論を観測により確かめるには限界があった。本研究で我々は、HSTの広視野カメラ3（WFC3）と、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の近赤外線カメラ（NIRCam）および中間赤外線観測装置（MIRI）を組み合わせて用い、約750 Kで低密度の海王星型系外惑星WASP-107bのパンクロマチック透過スペクトルを観測した結果について報告する。我々はこのスペクトルから、H₂O（21σ）、CH₄（5σ）、CO（7σ）、CO₂（29σ）、SO₂（9σ）、NH₃（6σ）に起因する分光学的特徴を検出した。これらの分子の存在から、大気の金属量（M/Hは太陽組成の10～18倍）、鉛直混合強度（log₁₀K_zz = 8.4～9.0 cm²s⁻¹）、内部温度（> 345 K）の絞り込みが可能になった。この高い内部温度は、海王星型惑星の内部構造に潮汐効果による膨張が起きていることを示唆しており、これは、WASP-107bが大きな半径と低い密度を持つことを自然に説明できる。これらの知見は、離心率に駆動される潮汐加熱が、大多数の低温（< 1000 K）のスーパーアースから土星質量の系外惑星において、大気化学と内部構造の推測を左右する重要な過程であることを示唆している。

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