天文学：木星内部の条件での水素–ヘリウム非混和性の証拠

温かく高密度の水素–ヘリウム（H–He）混合物の相挙動は、木星や土星の進化やそれらの内部構造の理解に影響を及ぼす。例えば、約1～10 Mbarで数千ケルビンのH–He大気からのHeの降雨を援用して、土星の光度超過と、探査機ガリレオによって観測されたような木星大気におけるHeやネオン（Ne）の枯渇の両方が説明されている。しかし、その重要性にもかかわらず、関連する惑星の条件下におけるH–He相の挙動は、計算による決定が難しく、その極端な温度と圧力に実験的に到達することが困難なために、まだあまり絞り込まれていない。本論文では、ダイヤモンドアンビルセル内であらかじめ圧縮されたH₂–He試料をレーザー駆動衝撃圧縮することによって、適切な温度と圧力に到達し得ることを報告する。これによって、木星内部の条件下のH–He混合物の特性を調べることが可能になり、ユゴニオに沿って存在する非混和性の領域が明らかになった。試料の反射率における明確で不連続な変化から、1万200 Kで150 GPaを上回るとこの領域が終わり、4700 Kで93 GPaを上回るとより微妙な反射率の変化が生じることが示された。木星の圧力–温度分布を考慮すると、原始太陽近傍の混合に課されるこうした実験的な非混和性の制約から、H–Heの相分離が木星内部の大部分（木星半径の約15％と推測）に影響を及ぼしていることが示唆される。今回の知見は、探査機ジュノーおよび探査機ガリレオによる観測結果を層状の内部構造を用いて説明する木星モデルを、微視的物理学の点から裏付けている。

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