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2つの恒星の周囲を公転する太陽系外惑星「TOI 1338 b」

Posted by moonrainbow on 17.2020 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
系外惑星探査衛星「TESS」の観測史上初の発見

連星「TOI 1338」
2つの恒星から成る連星「TOI 1338」(奥)と、連星を周回する系外惑星「TOI 1338 b」(左手前)の想像図(Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA))

2019年7月に南天全域の観測を終え、北天の観測を行っているNASAの系外惑星探査衛星「TESS」。先日もその観測データから地球サイズの太陽系外惑星が見つかったことをお伝えしましたが、今度は2つの恒星を周回する系外惑星(周連星惑星)が見つかったとの研究成果が発表されています

■明るさが変わる食連星の観測データから系外惑星の証拠を発見

系外惑星TOI 1338 bの想像図
系外惑星TOI 1338 bの想像図(Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA))

連星を公転する系外惑星が見つかったのは、南天の「がか座」の方向およそ1300光年先にある連星系「TOI 1338」です。TOI 1338には太陽の「1.1倍」と「3分の1」の質量を持つ2つの恒星があり、約15日周期で互いの周りを巡り合っています。

今回TESSの観測データから発見された系外惑星「TOI 1338 b」は、土星と海王星の中間くらいの大きさとなる、地球のおよそ7倍のサイズを持っています。その軌道は連星の影響を受けており、公転周期は93日から95日の間で変動しています。

TOI 1338には、当初は系外惑星が存在しないとみられていました。TESSの観測データから系外惑星を探す市民科学プロジェクト「Planet Hunters TESS」でも、TOI 1338の明るさの変化は「食連星」(※)に分類されていたといいます。

※…互いに周回し合う恒星どうしが重なり合って見えることで、周期的に明るさが変化する連星のこと。食変光星とも。

しかし2019年、NASA・ゴダード宇宙飛行センターのインターンシップに参加していたWolf Cukier氏が食連星に分類されていたTESSの観測データを確認していたところ、TOI 1338の明るさが変わるタイミングに、食連星に由来するものとは異なるパターンを発見。Veselin Kostov氏(ゴダード宇宙飛行センター)らの研究チームがデータを詳細に分析した結果、このパターンが観測機器の異常等によるものではなく、TOI 1338 bが大きいほうの恒星を横切った際に観測されたパターンであることが確認されました


■人間の目でチェックしたからこその発

変化のパターン(緑)を示した図
食連星としての明るさ変化のパターン(赤)と、TOI 1338 bのトランジットによる明るさ変化のパターン(緑)を示した図。NASAが公開した動画より引用(Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA))

TESSは系外惑星が恒星の手前を横切るトランジット現象を起こしたときのわずかな明るさの変化をキャッチする方法を利用しています。ところが食連星の場合、小さいほうの恒星が大きいほうの恒星を横切るときにも、同じように明るさがわずかに暗くなります。

また、TOI 1338 bが大きいほうの恒星を横切ったときの明るさの変化はTESSによって検出されましたが、小さいほうの恒星を横切った際の変化はごくわずかであるためにキャッチできませんでした。そのため、TOI 1338では「系外惑星による明るさの変化」が「食連星としての明るさの変化」に紛れ込むような形で観測されたことになります。

Kostov氏は、TOI 1338で観測されたような明るさの変化のパターンから自動的に系外惑星を発見するのは、まだまだ難しいとしています。「非周期的なパターンを見つけるのが得意な人間の目」(Kostov氏)で観測データを複数回チェックしたことが、今回の発見につながったと言えます。

2018年に観測を終えた宇宙望遠鏡「ケプラー」は、10の連星系から合計12個の周連星惑星を発見しました。TESSによって見つかった周連星惑星はTOI 1338 bが初めてですが、全天を対象としたTESSのミッションでは、数十万の食連星が観測対象に含まれるとされています。

映画「スター・ウォーズ」シリーズの舞台のひとつである双子の太陽を持つ惑星「タトゥイーン」に例えられる周連星惑星は、今後さらに発見例が相次ぐかもしれません


Image Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

2020-01-11
Soraeより

惑星「TOI 700d」

Posted by moonrainbow on 08.2020 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
地球から100光年に生命存在しうる惑星「TOI 700d」、NASAの探査衛星で初の発見

生命が存在可能とみられる系外惑星
NASAの惑星探査衛星が、生命が存在可能とみられる系外惑星を初めて発見した/NASA's Goddard Space Flight Ctr
TOI 700 Habitable Zone Diagram
TOI 700 Habitable Zone Diagram

TESS Mission's First Earth-size World in Star's Habitable-zone



NASAの惑星探査衛星が、生命が存在可能とみられる系外惑星を初めて発見しました

米航空宇宙局(NASA)は2020年1月6日、惑星探査衛星「TESS(テス)」による観測の結果、地球と同等の大きさで生命が存在できるとみられる系外惑星を初めて発見したと発表しました。地球から約100光年離れた恒星の周りを回っているという事です。

この惑星は「TOI 700」と呼ばれる恒星を周回する複数の惑星の1つ。TOI 700は、かじき座を構成する低温かつ小型のM型矮星(わいせい)で、その質量は太陽の4割ほど、表面温度は半分にとどまる。

「TOI 700d」と名付けられた当該の惑星は、上記の恒星の惑星系に属する3つの惑星のうちの1つで、最も外側の軌道を周回しています。公転周期は地球の日数に換算して37日。自転周期と公転周期が等しいため、惑星の一方の面は常に恒星の方を向いている。

他の2つの惑星の公転周期はそれぞれ同10日と同16日。前者は地球と同サイズの岩石でできた惑星で、後者は地球と海王星の中間ほどの大きさを持つガス惑星とみられています。

当初、恒星であるTOI 700は実際よりもはるかに高温で、周囲の惑星に生命が存在するのは不可能と考えられていました。その後、観測チームは誤りに気付きTOI 700に関する数値を修正。より小型の恒星であることを突き止めたうえで、最も外側を周回する惑星TOI 700dについても生命が存在できる「ハビタブルゾーン」内に位置するとの観測結果を導き出したのです。

将来は、NASAが2021年打ち上げ予定のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による観測などを通じ、惑星の大気の有無やその成分組成も明らかになる見通しです


2020年1月7日
CNNより

系外惑星「ケプラー51 b」と「ケプラー51 d」は水に浮かんでしまう

Posted by moonrainbow on 26.2019 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
ケプラー51にある太陽系外惑星は土星よりも密度が低く綿菓子のよう

恒星「ケプラー51」(左上)と、その周囲を公転する3つの系外惑星の想像図
太陽に似ているが若い恒星「ケプラー51」(左上)と、その周囲を公転する3つの系外惑星の想像図(Credit: NASA, ESA, and L. Hustak, J. Olmsted, D. Player and F. Summers (STScI))

太陽系で2番目に大きな惑星「土星」は平均密度が水よりも低い(水の0.7倍程度)ことから、密度の低さをわかりやすく伝えるために「水に浮かんでしまう」と表現されることがあります。今回、土星よりもさらに低密度な太陽系外惑星に関する研究成果が発表されました

■ハッブルの観測データなどから系外惑星の密度の低さを確認

Jessica Libby-Roberts氏(コロラド大学ボルダー校)らの研究チームが分析したのは、はくちょう座の方向およそ2600光年先にある5億歳ほどの若い恒星「ケプラー51」を周回する系外惑星「ケプラー51 b」と「ケプラー51 d」です。ケプラー51の系外惑星は2012年に「ケプラー」宇宙望遠鏡によって発見されたもので、この2つと「ケプラー51 c」を合わせた3つの系外惑星が知られています。

Libby-Roberts氏らは、ケプラー51 bとケプラー51 dが主星(ケプラー51)の手前を横切るトランジット現象を起こす様子を、「ハッブル」宇宙望遠鏡の「広角カメラ3(WFC3)」を使って観測。得られた観測データと過去の観測結果を組み合わせて、系外惑星の直径と質量、それに平均密度を求めました。

その結果、ケプラー51にある3つの系外惑星は海王星の約半分となる地球数個分の質量しか持たないにもかかわらず、直径は土星や木星くらいの大きさに達するほど膨らんでいることが確認されました。その密度は「水に浮く」土星よりもずっと低く、いずれも1立方cmあたり0.1g(1立方mあたり100kg)未満という低密度。NASAは発表のなかで密度の低さを「綿菓子のよう」「岩や水よりも発泡スチロールに近い」と表現しています


■若い惑星が進化しつつある様子を観測している?

ケプラー51を周回する3つの系外惑星
ケプラー51を周回する3つの系外惑星(上段)と、太陽系の惑星のうち5つ(下段。左から地球、海王星、天王星、土星、木星)の比較。系外惑星の色は想像に基づく(Credit: NASA, ESA, and L. Hustak and J. Olmsted (STScI))

論文によると、ハッブルによってトランジットが観測されたケプラー51 bとケプラー51 dの密度は、それぞれ約0.064g/cm3と約0.038g/cm3。過去のデータを再解析したケプラー51 cは約0.034g/cm3とされています。

これほどまでに低密度である理由は完全には明らかになっていませんが、ヒントはその年齢にありそうです。これらの系外惑星は、もともと主星からある程度離れた「雪線」(スノーラインとも。水分子が氷になり始める領域)より遠くで形成されたものの、その後に現在観測されているような主星に近い軌道まで移動してきたとみられています。

太陽系の惑星と比べて、主星のケプラー51とその系外惑星はみな若い天体です。そのため、現在地球から観測されているような「大気が膨らみ平均密度が低くなっている系外惑星」の姿は過渡的なもので、やがては別の姿に変化していくだろうと考えられています。

実際に、ケプラー51 bとケプラー51 dは、どちらも急速に大気を放出しているようです。最も内側を公転するケプラー51 bの場合、失われる物質の量は毎秒数百億トンに達するとされています。10億年ほど経てばケプラー51 bのサイズは海王星程度にまで小さくなり、主星に近い軌道を周回する「ホット・ネプチューン」と呼ばれる系外惑星になる可能性が指摘されています


Image Credit: NASA, ESA, and L. Hustak and J. Olmsted (STScI)

2019-12-20
Soraeより

太陽系外惑星命名キャンペーン結果発表

Posted by moonrainbow on 23.2019 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
恒星は「カムイ」系外惑星は「ちゅら」に

恒星「カムイ(HD 145457、奥)」と系外惑星「ちゅら(HD 145457 b、手前)」
名称が正式に決まった恒星「カムイ(HD 145457、奥)」と系外惑星「ちゅら(HD 145457 b、手前)」の想像図(Credit: 国立天文台)

2019年6月28日から同年9月4日まで、国際天文学連合(IAU)の創立100周年を記念して実施された「太陽系外惑星命名キャンペーン」。日本では恒星「HD 145457」とその周囲を公転する系外惑星「HD 145457 b」を対象に名前が募集されていましたが、このたびIAUからキャンペーンの結果が発表されました

■恒星は「Kamui(カムイ)」、系外惑星は「Chura(ちゅら)」に決定!

HD 145457は「かんむり座」の方向およそ410光年先にある巨星で、太陽に比べて質量はおよそ1.9倍、直径は10倍近くに達します。HD 145457 bは主星の周囲を約176日で公転するガス惑星で、木星に比べて質量は2.23倍、直径は1.19倍と推定されています。

IAUは12月17日、主星HD 145457の名称が「Kamui(カムイ)」、系外惑星HD 145457 bの名称が「Chura(ちゅら)」に決まったことを発表しました。カムイはアイヌ語で「神」、ちゅらは沖縄・琉球語で「美しい」と説明されますが、IAUではカムイを「精神的(または霊的)なエネルギーを持つ超自然的な存在」、ちゅらを「自然の美しさ」と解説しています。

系外惑星ちゅらは、2010年、佐藤文衛氏らによる国立天文台ハワイの「すばる」望遠鏡や岡山天体物理観測所(発見当時)の188cm反射望遠鏡を用いた観測によって発見されました。国立天文台によると、キャンペーン期間中に寄せられた応募総数は696組に上ったといいます。

10月29日に国内で開催された特別選考委員会(王貞治さん、山崎直子さん他)において、一次選考を通過した30組に対する審査・投票が行われました。ここで最上位となった名称を同委員会が提案し、IAUの最終審査を経て「カムイ」と「ちゅら」の名称が正式に決定することとなりました。

なお、今回の太陽系外惑星命名キャンペーンは日本だけでなく、世界112か国において実施されました。たとえば英国では「やまねこ座」にある恒星「WASP-13」とその系外惑星「WASP-13b」の名前が募集され、WASP-13がマン島語で「輝く」を意味する「Gloas」、WASP-13bはこちらもマン島語で「軌道」を意味する「Cruinlagh」と命名されています。

カムイとちゅらをはじめ、今回のキャンペーンで命名された恒星と系外惑星の名称は、今後は公式な天体の名前として広く用いられていくことになります


かんむり座周辺の星空
かんむり座周辺の星空。カムイ(HD 145457)の位置は白丸で示されている(Credit: 大西浩次)

Image Credit: 国立天文台

2019-12-18
Soraeより

太陽系外惑星「HD 213885b」は1年の長さが地球の1日

Posted by moonrainbow on 17.2019 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
1年の長さが地球の1日。表面温度1800度のスーパー・アースが見つかる

系外惑星「かに座55番星e」表面の想像図
系外惑星「かに座55番星e」表面の想像図。今回発見された「HD 213885b」も、このように表面がマグマの海に覆われているとみられている(Credit: NASA)

2019年のノーベル物理学賞を受賞したミシェル・マイヨール氏とディディエ・ケロー氏。お二人が同賞を受賞するきっかけになった「太陽系外惑星」は、今では4000以上もの存在が確認されています。そのなかには、太陽系では考えられないような極端な環境を持つ系外惑星も含まれています

■わずか1日で主星を公転、熱すぎて表面はマグマの海に覆われていると予想

2019年12月5日付でNASAの系外惑星アーカイブに登録された「HD 213885b」は、南天の「きょしちょう座」の方向およそ156光年先にある恒星「HD 213885」を周回する系外惑星です。NASAの系外惑星探査衛星「TESS」の観測データをもとに、Néstor Espinoza氏(米・宇宙望遠鏡科学研究所(STScI))らの研究チームによって発見されました

HD 213885bの質量は地球およそ8.8個分、直径は地球の約1.74倍で、地球よりも大きな岩石質の系外惑星を指す「スーパー・アース」に分類されています。特徴的なのはその公転軌道で、主星からの距離がおよそ0.02天文単位(太陽から地球までの50分の1)しか離れておらず、一周するのにほぼ地球の1日しか掛かりません

主星が赤色矮星(M型星)のように小さく温度が低ければ、これほど近くても地球のような環境を持ち得たかもしれません。しかし、HD 213885は太陽にとてもよく似た恒星(G型星)であるため、その至近距離を公転するHD 213885bの表面温度は摂氏およそ1800度と推定されており、表面では岩が融けてマグマの海が広がっていると考えられています。

表面が灼熱のスーパー・アースはHD 213885bだけではありません。15年前の2004年には、やはり太陽によく似た「かに座55番星A」を周回するスーパー・アース「かに座55番星e(55 Cancri e)」が見つかっています。かに座55番星eの質量は地球およそ8個分、直径は地球の約1.9倍とみられており、公転軌道を17時間40分ほどで一周してしまうほど主星に近いため、表面温度は1700度近くに達するとみられています。

研究チームは論文において、サイズや質量、主星のタイプなどがかに座55番星eによく似ているHD 213885bは、高温の環境におかれたスーパー・アースを理解する上で格好の比較対象になると期待を寄せています


主星の至近距離を公転するかに座55番星eの想像図
主星の至近距離を公転するかに座55番星eの想像図(Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser)

image Credit: NASA

2019-12-14
Soraeより
 

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