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Andy Iorio

Posted by moonrainbow on 22.2019 癒しの音楽   0 comments   0 trackback
AWAKENING

スーパーフレアや波長の短い極紫外線が惑星への影響

Posted by moonrainbow on 22.2019 宇宙   0 comments   0 trackback
M型星はやっぱりつらい。スーパーフレアが系外惑星に与える影響を世界で初めて定量化

スーパーフレアにさらされる太陽系外惑星の想像図
スーパーフレアにさらされる太陽系外惑星の想像図

京都大学は2019年7月16日、同大学の山敷庸亮氏をはじめとした国際研究チームによって、太陽型の恒星で発生するスーパーフレアや波長の短い極紫外線が惑星にどのような影響を与えるのか、その評価を定量化することに世界で初めて成功したと発表しました

近年続々と発見されている太陽系外惑星のなかには、主星(惑星が公転している恒星)からの距離が適度で、生命に適したハビタブルゾーンに位置するものがいくつも見つかっています

系外惑星の探査でよく使われる「トランジット」(惑星が恒星の手前を横切る現象)を利用した観測方法の特性上、ハビタブルゾーンに存在するとされる系外惑星の多くは、質量の小さなM型の恒星に見つかってきました。そのなかには地球からおよそ4.2光年しか離れていない恒星「プロキシマ・ケンタウリ」を11.2日ほどで公転する「プロキシマ・ケンタウリb」も含まれています

ところが、M型の恒星は太陽(G型の恒星)に比べて活発で、生命に致命的な影響を与えかねないスーパーフレアがたびたび発生すると見られているため、「ハビタブルゾーンにある」とされる系外惑星でも、生命に適した環境が維持できないのではないかとする説もありました

今回の研究では、系外惑星で想定される大気組成の絞り込み(「窒素と酸素」「二酸化炭素」「水素」の代表的な3パターン)、恒星から飛来するコロナ質量放出(フレアとともに多量のプラズマが放出される現象)のシミュレーション、予想されるフレアのエネルギーを発生頻度別に定量化する作業などを行い、ハビタブルゾーンにあるとされる系外惑星や太陽系の惑星に対するフレアの影響を詳細に解析しました

その結果、フレアが到達したときの地表における想定被ばく量は、1気圧の大気が存在していればほとんどの環境で最大数シーベルトに留まることから、地球タイプの生命体にとって致命的なレベルにはならないことがわかりました。さらに、系外惑星が地球のように2つの極を備えた磁場を持っている場合、被ばく量がより減少することも判明しています

しかし、X線の波長に近い極紫外線の影響を検討してみると、M型の恒星におけるハビタブルゾーンは恒星に近すぎるため、そこにある系外惑星の大気は地球の70倍前後の勢いで失われてしまうこともわかりました。たとえハビタブルゾーンを公転していたとしても、紫外線によって大気が失われれば地表面での被ばく量が増え、生命にとって過酷な環境になってしまうのです

また、主星にそれだけ近いところを公転していると、地球に対する月のように系外惑星の片面だけが主星に向き続ける「潮汐固定(潮汐ロック)」の状態に入る可能性が高まります。結果として系外惑星は十分な磁場を生み出せず、やはりフレアを防ぎきれない環境になってしまうだろうと指摘されています

地球の希少性を再認識する結果とも言えますが、恒星のスーパーフレアを原因としたコロナ質量放出が実際に観測された例はまだありません。今後は系外惑星の大気組成調査やオーロラの観測などを通して、シミュレーションの精度をさらに高めていくことが期待されています

Image Credit: Haruka Inagaki, Nami Kimura, Fuka Takagi and Yosuke A.Yamashiki

2019/7/16
Soraeより

Henri Texier Trio

Posted by moonrainbow on 21.2019 癒しの音楽   0 comments   0 trackback
Stolen Moments

銀河団衝突の瞬間

Posted by moonrainbow on 21.2019 銀河団   0 comments   0 trackback
初めてとらえられた銀河団衝突の瞬間

銀河団衝突の瞬間
銀河団衝突の模式図。色は銀河団プラズマの温度を表し、赤が高温、青が低温。衝突が進むと衝突軸に沿った衝撃波が形成される(青円弧)。また衝突の瞬間には、衝突軸に垂直な方向へと衝撃波(赤円弧)が走ると予測されてきた(提供:プレスリリースより、以下同)

X線天文衛星「すざく」や電波望遠鏡などを用いた観測で、銀河団同士が衝突するときに発生する衝撃波が初めて観測されました。銀河団の形成と進化の過程を理解するうえで重要な成果となります

宇宙では数百億~数千億個の星が集まって銀河が形成され、さらにその銀河が数百個以上も集まって銀河団が形成されます。銀河団は宇宙の大規模構造の「節」の部分に対応していて、その直径は数億光年にも達しており、重力で束縛された天体としては宇宙で最大のものです

銀河団は宇宙の歴史の中で、互いに衝突と合体を繰り返すことで成長してきたと考えられています。銀河団同士の衝突が完了するまでには数十億年程度かかると推定されており、ある銀河団で衝突の全ての段階を観測することは不可能です。そのため、銀河団の進化の歴史を調べるには、異なる衝突段階にある銀河団をスナップショットとして多数観測する必要があります

これまでの観測で、衝突の最中にある銀河団では衝突軸に沿った方向に衝撃波が存在することが多く報告されています。また、シミュレーションの結果からは、エネルギーが放出され始める「衝突の瞬間」に、衝突軸に垂直な方向に衝撃波が形成されると予測されています。この衝撃波は遠方まで伝搬し、衝突による放出エネルギーは銀河団だけでなく周辺の大規模構造にまで伝わると考えられています

しかし、この初期段階は1億年未満しか保持されないと理論的に考えられています。そのため、衝突したばかりの銀河団の発見例は非常に少なく、銀河団衝突の初期にどのような現象が起こるのか、どのくらいのエネルギーが解放されるのかといったことは不明でした

理化学研究所の顧力意さんたちの研究グループは、X線天文衛星「すざく」「Chandra」「XMM-Newton」と、低周波電波望遠鏡「LOFAR」、巨大メートル波電波望遠鏡「GMRT」を用いて、みずがめ座の方向約12億光年彼方に位置する衝突初期段階の銀河団ペアを詳しく観測しました

銀河団ペア
銀河団ペア。SDSSによる可視光線画像に、Chandra衛星によるX線画像(青)、GMRT望遠鏡による325MHz電波画像(赤)を重ねたもの

まずX線観測データから、2つの銀河団の中間に7000万度の高温プラズマが、約1Mpc(約326万光年)の広範囲にわたってベルト状に存在していることが明らかになりました。さらに、その高温領域の端では高温プラズマの温度と密度が急激に下がることがわかりました。これは高温プラズマ中に衝撃波が存在することを示しているが、その方向は衝突軸に垂直です。シミュレーションで予測されていた、衝突軸に垂直な方向の衝撃波の存在を世界で初めて確認したものとなります

「高温ガスは銀河団よりさらに広い範囲に広がっていると予想されます。観測された衝撃波は銀河団の進化だけでなく、宇宙の大規模構造にも影響を及ぼしたと言えます」(顧さん)

銀河団プラズマの温度マップ
(左)XMM-Newtonによる銀河団プラズマの温度マップ。緑の等高線がX線、白の等高線が電波放射強度を示している。黒破線が衝撃波の位置。(右)圧力マップ。白破線が衝撃波の位置

電波観測のデータからは、銀河団の中間に400~600kpc(約130万~200万光年)にわたる電波放射が広がっていることがわかりました。電波源は低周波でのみ明るいスペクトルを持つことから、既にエネルギーを失っていた電子が衝突現象で発生した衝撃波によって再加速され放射されたものと考えられます。衝突現象が銀河団規模の粒子加速にも影響を与えることを示唆する結果です

今回の研究成果は衝突と合体による銀河団の形成と進化、宇宙の大規模構造形成史の理解、さらに宇宙プラズマ物理学の進展に大きく貢献すると期待される。この衝突銀河団は、2021年度に打ち上げ予定の日本のXRISM衛星、2030年代打ち上げ予定の欧州のAthena衛星によって、より詳細な研究が行われる予定です

2019年7月16日
AstroArtsより

Katie Melua

Posted by moonrainbow on 20.2019 癒しの音楽   0 comments   0 trackback
The Walls Of The World

プルーネット(Ploonets)

Posted by moonrainbow on 20.2019 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
衛星が惑星になる現象、謎を解明する鍵に?「太陽系外”衛星”」関する研究結果

木星も「プルーネット」を放ったことがあるのかもしれない
木星も「プルーネット」を放ったことがあるのかもしれない

アルマ望遠鏡が太陽系外衛星の誕生につながる「周惑星円盤」を初観測したとお伝えしたばかりですが、その周惑星円盤で誕生した衛星が惑星になってしまう可能性を示した研究結果が発表されました

アンティオキア大学のMario Sucerquia氏とマッコーリー大学のJaime Alvarado-Montes氏らが中心となった研究チームによる系外衛星に関する研究結果が、Phys.orgにおいて2019年7月12日付で紹介されました。論文のプレプリントは6月27日付でarXivに登録されています

研究では、若くて木星のように巨大な惑星の周囲に誕生したものの、惑星との重力の作用によって放り出されてしまった衛星のその後について論じています

論文によれば、放り出された衛星の半分は惑星系からも追放されてしまったり、恒星や惑星と衝突したりして消えてしまいますが、残りの半分は追放や衝突を免れて新たな惑星の種となったり、それ自身が惑星になるとされています。研究チームはこうして放り出された衛星に対して「ploonets(プルーネット)」という呼び名を付けました

ただ、原始惑星系円盤から誕生した惑星たちは比較的真円に近い形の軌道を公転するのに対し、放り出された衛星がもとになったプルーネットの軌道は楕円形をした、太陽系では冥王星のような軌道を描くことになるようです。近年太陽系では海王星よりも遠くにあって楕円形の公転軌道を巡る天体が相次いで見つかっていますが、もしかするとそのなかにもプルーネットが含まれているのかもしれません

また論文では、プルーネットが存在するとした場合、過去に観測されてきた不可解な現象の幾つかが説明できるかもしれないとしています

例として挙げられている天体の一つが恒星「KIC 8462852」です。この星では、時には数年間にも渡って継続する不規則な減光が何度か観測されています。系外惑星の探査では、惑星が恒星を横切る「トランジット」という現象が起こる際のごくわずかな恒星の減光を捉える手法がよく用いられますが、KIC 8462852の減光現象は惑星のトランジットとはパターンが異なります

減光の原因としては彗星群や塵の円盤などが挙げられてきましたが、はっきりとした結論には至っていません。なかには「エイリアンが建造した巨大構造物が光を遮っているのではないか」とする説まで登場しています

いっぽう今回の論文では、系外惑星とプルーネットの軌道はおおむね一致すると考えられることから、惑星がトランジットを起こす際の減光にプルーネットが不規則な影響を与えてしまい、それが鋭敏な「ケプラー」宇宙望遠鏡などにキャッチされた可能性を指摘しています

KIC 8462852の想像図
過去の観測にもとづいたKIC 8462852の想像図(Credit: NASA/JPL-Caltech)

また、今回の論文は恒星「HD 240430」にも言及しています。HD 240430に関して2017年に発表されたプリンストン大学の研究では、この恒星が地球サイズの岩石質の惑星を15個ほど飲み込んだ可能性が指摘されていますが、飲み込まれたのは惑星から放り出された複数のプルーネットだったということも考えられます

現在の観測精度ではキャッチすることが困難なプルーネットですが、もしかすると数々の謎の現象を解明する鍵になるのかもしれません

Image Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Goddard Space Flight Center

2019/7/15
Soraeより
 

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