「HAT-P-26b」

Posted by moonrainbow on 26.2017 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
太陽系外惑星「HAT-P-26b」の大気に大量の水蒸気が発見される(NASA研究)

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昨今続々と地球に似た環境の惑星が発見され話題を呼んでいますが、またしても興味深い惑星の正体が明らかとなりました

 海王星と同じくらいの大きさの太陽系外惑星から大量の水(水蒸気)が発見されたというのです。その惑星の名は「HAT-P-26b」。430光年先の恒星をぴったりとした軌道で公転する2011年に発見された惑星です

 ある惑星が恒星を公転している場合、惑星が前を通過するために恒星の光が定期的に陰る。これが惑星が存在する証拠になります。そして通過するとき、光は惑星の大気を通り抜けます。その光を分析することで、大気の組成を知ることができます。ハッブル望遠鏡でHAT-P-26bの4度の通過を観測した結果、そこに大量の水が含まれていることが判明したのです

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暖かい海王星、「HAT-P-26b」

 地球以外の惑星の大気から水が発見されたのはこれが初めてではないのです。実際、木星・土星・海王星・天王星という太陽系内の巨大ガス惑星のいずれからも発見されており、太陽系内ではかなり一般的です

 しかし太陽系外惑星の大気から水を検出することはその距離ゆえに難しいのです。通常、外惑星の大気データを得られたとしても、それは木星のような大きな惑星のものです

 HAT-P-26bの場合、もっと小さいという点で画期的であります。海王星と同じくらいの大きさと質量で、恒星にずっと近いことから、いわば「暖かい海王星」と例えることができます

HAT-P-26bは巨大ガス惑星

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 海王星と同じく、HAT-P-26bは巨大ガス惑星です。ゆえに水が存在したとしても、おそらく生命はいないでしょう

 しかし水分の含有量から惑星大気の組成も窺うことができます。そして、どうやら重元素(水素とヘリウムよりも重い元素)があるようなのです

 重元素の豊富さのことを金属量といい、そこから惑星形成の手がかりを得ることができます。それによれば、HAT-P-26bは今よりも恒星に近い場所で形成されたようです

 惑星の大気に含まれる重元素の豊富さを表すためによく太陽が引き合いに出されます。太陽よりも重元素を含む惑星なら金属量が多いのです。その反対なら少ないのです。HAT-P-26bの場合、太陽の4.8倍の重元素しか持たず、太陽系の金属量の標準よりもかなり少ないと考えられます
 
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HAT-P-26bの金属量は木星に近い

 意外にも木星や土星のような巨大ガス惑星は太陽より重い元素をそれほど多く持たないのです。木星の金属量は太陽の5倍、土星は10倍です。一方、海王星や天王星のようなより小さな巨大ガス惑星の金属量は太陽の100倍。HAT-P-26bの金属量は木星に近いことになります

 このことから、HAT-P-26bはそれが属する恒星の側で形成されたと推測されます。太陽が誕生したとき、その周囲は回転する熱いガスと瓦礫の円盤に囲まれていました。円盤の太陽から離れた部分は非常に温度が低く、やがて氷となる――この氷はより重い元素が豊富でした

 このために海王星や天王星のような太陽から遠く離れた巨大ガス惑星は、金属が豊富な氷を大量に含んでいます。おそらくより太陽に近い場所で形成されたと思われる木星と土星は、そうした氷が少ない。HAT-P-26bも後者に似ていると考えられます

 だが、これはあくまでHAT-P-26bの大気で観測された水の量に基づく推論である。それだけで金属量を推測するには注意が必要であると主張する専門家もいます。かならずしも間違っているわけではないが、確証を持つには至らないかもしれないです

大気の研究が異星人遭遇のカギ

 それでも水の量は有力なデータで、太陽系外惑星の大気を詳細に調べることで、その表面についても理解を進めることができます。HAT-P-26bは生命を宿す環境ではないかもしれないが、それに適した他の惑星があるかもしれない。大気の研究を進めるほどに、生命に適した大気とその組成を持つ太陽系外惑星の発見に近づくのです

 太陽系外惑星の見つけ方は確立されている。それはもうルーチン作業になっている。次の段階は、そこに大気があるかどうか知ることだ。現時点において、それは木星のような惑星ではルーチン作業である。次の段階は、もっと小さな惑星での作業をルーチン化することです

 そのための強力なツールがもうじき手に入る。来年、NASAはハッブル宇宙望遠鏡の後継機とみなされるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を打ち上げます。これが稼働すれば、これまでは不可能だった太陽系外惑星の詳細な観測を行うことができます。HAT-P-26bの大気について、さらなる詳細なデータも入手されるに違いないのです

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via:spitzer

2017年05月16日
カラパイアより

系外惑星HAT-P-26 bの大気

Posted by moonrainbow on 17.2017 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
系外惑星の大気の多様性を示す「ウォーム・ネプチューン」

中心星HAT-P-26と系外惑星HAT-P-26 bの想像図
中心星HAT-P-26と系外惑星HAT-P-26 bの想像図(提供:NASA/GSFC)

海王星サイズの系外惑星HAT-P-26 bの大気が、ほとんど水素とヘリウムで構成されていることがわかりました。太陽系の惑星とは異なる傾向であり、系外惑星の大気の多様性を示すものです

おとめ座の方向約437光年彼方に位置する「HAT-P-26 b」は、2010年にトランジット法で発見された系外惑星です。海王星ほどのサイズで、主星に近いところを公転していることから、「ウォーム・ネプチューン」(温暖な海王星型惑星)に分類されています。

トランジット法では、地球から見て主星の前を天体が通り過ぎる現象を観測して惑星を検出するが、その際に主星の光が惑星の大気に吸収されることで生じるスペクトルの変化を調べることにより、惑星大気の化学的な組成を知ることができます

NASA・ゴダード宇宙センターのHannah Wakefordさんたちの研究チームがハッブル宇宙望遠鏡と赤外線天文衛星「スピッツァー」を使って行った研究から、HAT-P-26 bの大気はほぼ水素やヘリウムで構成されていることがわかりました。

太陽系の場合、木星の金属量(水素とヘリウム以外の元素の割合)は太陽の2~5倍、土星は太陽の10倍しかないのです。つまり、巨大ガス惑星はほとんど水素とヘリウムでできているということを示しています。天王星と海王星では太陽の100倍ほどです。この差は惑星形成の過程や環境の違いによるものと考えられています。天王星や海王星は原始太陽系の外側のほうで作られたため、重元素を含む凍った天体の破片が多く衝突して金属量が大きくなったのです

一方、HAT-P-26 bの半径や質量は海王星と同程度ですが、金属量は太陽の4.8倍しかないのです。太陽系の惑星とは全く異なる傾向です。「系外惑星の大気というのものが予想以上にバラエティーに富んでいることを示す結果です。惑星がどのようにして形成され、太陽系とは異なった進化をたどってきたのかに関する見識を与えてくれます」(英・エクセター大学 David K. Singさん)

2017年5月12日
Astro Artsより

太陽系外縁天体2014 UZ224

Posted by moonrainbow on 05.2017 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
アルマ望遠鏡がとらえた太陽系外縁天体2014 UZ224

アルマ望遠鏡がとらえた「2014 UZ224」
アルマ望遠鏡がとらえた「2014 UZ224」。太陽からの距離が冥王星より3倍遠いため、ぼんやりした姿として撮影されている(提供:NRAO/AUI/NSF)

太陽から140億km彼方に位置する太陽系外縁天体「2014 UZ224」がアルマ望遠鏡で観測され、大きさが見積もられました。準惑星に分類される可能性があります

米・ミシガン大学のDavid Gerdesさんたちの研究チームは、チリのセロ・トロロ汎米天文台の口径4mブランコ望遠鏡による観測から小天体2014 UZ224を発見し、2016年に発表しました。この発見はダークエネルギーの性質を明らかにしようとする「ダークエネルギー・サーベイ」の副産物で、初期調査で撮影された約1万5000枚の画像中にとらえられた11億個の天体のなかに2014 UZ224が写っていました

ブランコ望遠鏡で撮影された可視光線画像から、2014 UZ224の距離と軌道の情報が得られました。2014 UZ224は現在太陽から約92天文単位(138億km)離れており、軌道が明らかになっているものとしては準惑星エリス(約97天文単位)に次いで2番目に遠い太陽系外縁天体です。公転軌道を一周するのには1140年かかるそうです

しかしこの観測だけでは、2014 UZ224のサイズやその他の性質を明らかにすることはできなかったのです。点像にしか見えない可視光線観測では、表面の反射率の高い小さな天体と、反射率の低い大きな天体との区別がつかないからです。

そこでGerdesさんたちはこの天体を、アルマ望遠鏡で追加観測しました。太陽系外縁天体から放たれる電波(ミリ波・サブミリ波)の強さと、太陽から天体までの距離をもとに推測される温度の情報から、天体の大きさを測定することができます

観測の結果、2014 UZ224の大きさは約635kmと見積もられました。これは準惑星ケレスの3分の2ほどに相当する大きさです。これくらいの大きさがあれば、2014 UZ224は球形をしている可能性が高いと考えられることから、2014 UZ224は将来準惑星に分類されるかもしれません

大きさの推定から、可視光線の強さをもとに2014 UZ224の表面の反射率が13%ほど(野球場の土と同じくらい)であることもわかりました。2014 UZ224のような小天体は太陽系ができたときの名残と考えられており、天体の軌道や天体自体の性質は、太陽系の誕生の様子を探る手がかりになります。未知の「第9惑星」の発見も、今回と同様の方法で可能かもしれません

「太陽系の外縁部には、まだまだ未知の世界が広がっています。太陽系というのは、豊かで複雑な場所なのです」(Gerdesさん)

2017年4月20日
Astro Artsより

系外惑星「LHS 1140b」

Posted by moonrainbow on 29.2017 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
生命の兆候探しに最適かもしれないスーパーアース

LHS 1140系の想像図
LHS 1140系の想像図。手前が惑星LHS 1140b(提供:ESO/spaceengine.org)

40光年彼方の赤色矮星の周りを回るスーパーアースが発見されました。ハビタブルゾーンに存在し大気があるとみられ、太陽系外生命の兆候を探すうえでのベストターゲットになるかもしれないと期待されています

米・ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのJason Dittmannさんたちの国際研究チームが、ヨーロッパ南天天文台ラ・シーヤ観測所での観測から、くじら座の方向約40光年先に位置する赤色惑星「LHS 1140」の周りを回る新たな系外惑星LHS 1140bを発見しました

この惑星は直径が地球の1.4倍程度の「スーパーアース」に分類されます。質量は地球の7倍もあり、大気のほとんどを保持しているとみられています。非常に高密度であることから、惑星は岩石質で中心に鉄の核が存在することが示唆されます

中心星LHS 1140から惑星までの距離は、太陽・地球間の10分の1程度(太陽・水星間の4分の1程度)しかないのですが、LHS 1140は太陽よりもはるかに小さく(直径が太陽の2割未満)表面温度もかなり低い(3000K程度)ため、惑星が中心星から受ける放射は太陽光の半分ほどになります。結果として、惑星はこの系のハビタブルゾーンの中に位置しています

また、惑星は25日ごとに中心星の手前を通過し、星の光をわずかながら遮って弱くする

こうした条件、つまり「岩石質の惑星で大気がありそうなこと」「ハビタブルゾーンに位置していること」「一定の周期で星の光を透かして大気の様子を観測するチャンスがあること」から、この惑星LHS 1140bは、大気中に見られるかもしれない生命活動の兆候を探すターゲットとして最も適した天体となりうるという事です。太陽系から近い距離にあることも大きなメリットです

この一年以内に、地球から4光年先に位置する赤色矮星「プロキシマケンタウリ」や約40光年彼方の赤色矮星「TRAPPIST-1」の周囲のハビタブルゾーンに、相次いで地球サイズの系外惑星が発見されてきましたが、今回のLHS 1140bはそれらよりも重要なターゲットとなりそうです。近々ハッブル宇宙望遠鏡による観測が行われる予定で、どれほどのエネルギーがLHS 1140bに降り注いでいるのか評価されることになっています。それによって、生命が存在可能かどうか、より正しく推測できるでしょう

「過去10年見てきたうちで、もっともエキサイティングな系外惑星です。地球外生命の存在証拠探しのターゲットとして、これ以上のものは望めないでしょう」(Dittmannさん)

2017年4月21日
Astro Artsより

系外惑星「プロキシマケンタウリb」の大気

Posted by moonrainbow on 17.2017 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
系外惑星「プロキシマケンタウリb」の宇宙天気予報(CfA)

プロキシマケンタウリb表面の想像図
プロキシマケンタウリb表面の想像図。明るく描かれているのが中心星のプロキシマケンタウリで、その右の2つの点はリギルケンタウルスA・B(リギルケンタウルスA・Bとプロキシマケンタウリは全体で連星系)(提供:ESO/M. Kornmesser)

太陽系から最も近い恒星「プロキシマケンタウリ」の周りを回る系外惑星「プロキシマケンタウリb」では恒星風の圧力が相当強く、惑星大気に悪影響が及んでいるようです

地球から4.28光年(約40.5兆km)の距離にある「プロキシマケンタウリ」は、太陽系から最も近い恒星です。2016年、この星の周りを11.3日周期で公転する惑星「プロキシマケンタウリb」(以降、プロキシマbと表記)が見つかりました。つまりプロキシマbは、私たちから最も近いところにある系外惑星です

中心星とプロキシマbとの距離(約700万km)は太陽から地球までの20分の1しかない。一方で中心星はM型矮星に分類される星であり、質量は太陽の10分の1、明るさは1000分の1しかないのです。そのため、この惑星系のハビタブルゾーン(惑星表面に水が液体の状態で存在できる領域)は中心星に近いところになり、プロキシマbもその領域に位置しています

最近の統計によれば、こうしたM型矮星の半分には、ハビタブルゾーンの近くに地球サイズの惑星が存在すると見積もられています。また、M型惑星は最もありふれたタイプの星だ。最も多いと考えられる系外惑星系の環境を理解するうえで、プロキシマケンタウリと惑星プロキシマbについて知ることは重要です

ところで、プロキシマケンタウリのようなM型矮星からは、太陽よりもはるかに強烈な紫外線や極紫外線、X線が放射されます。こうした放射によって、中心星の近くにある惑星の大気は蒸発してしまいます。また、星の強力な磁場活動によって引き起こされる恒星風やコロナ質量放出といった現象も惑星に甚大な被害をもたらします

ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのCecilia Garraffoさんたちが行った研究により、プロキシマbが受ける恒星風の圧力は地球が受ける太陽風の圧力より1000倍から1万倍も強いことが示されました。さらに、恒星風の圧力は極めて不均一であり、プロキシマbの大気は毎日3倍も縮んだり膨らんだりすることもわかりました。そのうえ、プロキシマbの大気は超音速状態にあるらしのです

これらすべての現象が惑星大気にかなりマイナスの影響を与えていることでしょう。「ハビタブル」という言葉の大元の意味は「生命が居住可能な」だが、プロキシマbをはじめM型矮星の周りの系外惑星の環境は、少なくとも私たちには「快適に暮らせる」ものではなさそうです

2017年4月7日
Astro Artsより
 

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