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太陽系外惑星「けんびきょう座AU星b」

Posted by moonrainbow on 04.2020 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
残骸円盤を持つ若い赤色矮星で見つかった海王星サイズの太陽系外惑星

「けんびきょう座AU星b」(手前)を描いた想像図
「けんびきょう座AU星b」(手前)を描いた想像図。左奥は主星の「けんびきょう座AU星」(Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA))

南天の「けんびきょう座」の方向およそ31.9光年先にある赤色矮星「けんびきょう座AU星」は誕生してから2200万年ほどとされる若い恒星で、その周りは塵や氷でできた残骸円盤に取り囲まれていることが知られています。今回、けんびきょう座AU星を周回する系外惑星を発見したとする研究成果が発表されています

■海王星とほぼ同じサイズ、主星の周りを8日半ほどで公転

Peter Plavchan氏(ジョージ・メイソン大学)らの研究グループは、NASAの系外惑星探査衛星「TESS」と赤外線宇宙望遠鏡「スピッツァー」の観測データから、けんびきょう座AU星を周回する系外惑星「けんびきょう座AU星b」が見つかったと発表しました。その直径は海王星とほぼ同じで、質量は海王星の3.4倍未満とみられています。

けんびきょう座AU星bは主星のけんびきょう座AU星から約0.07天文単位しか離れていない軌道を約8.46日周期で公転しているとみられており、主星から離れた場所で形成された後に内側へ移動してきたと考えられています。若く活発なけんびきょう座AU星ではTESSが観測を行った2018年7月と8月にも多数のフレアが生じており、研究グループは観測データからフレアなどの影響を除外した上で分析を行う必要がありました。

主星のけんびきょう座AU星はがか座ベータ星運動星団(ほぼ同じ方向に運動している星の集まり)に属しています。星団の名前になっている「がか座ベータ星」にも2つの系外惑星の存在が知られていますが、いずれも主星から離れた軌道を描いていて、一周するのに約3.3年または約21年を要します。

同じ運動星団に属するこれら2つの恒星はほぼ同時期に誕生したとみられていますが、一方の系外惑星は主星のすぐ近くを、もう一方の系外惑星は遠く離れたところを周回していることになります。研究に参加したThomas Barclay氏(ゴダード宇宙飛行センター、NASA)は「似たような年齢の恒星を周回する系外惑星にみられる違いは、惑星がどのように形成され、そして移動するのかについて、私たちに多くのことを物語っています」と語ります。

なお、研究グループによると、今回見つかったけんびきょう座AU星bとは別の系外惑星による可能性が考えられる明るさの変化が検出されているといいます。Plavchan氏は「TESSの延長ミッションにおける今年中の再観測が実現するかもしれません」とコメントしています


Image Credit: NASA/JPL-Caltech

2020-06-26
Soraeより

系外惑星「HIP 67522 b」、系外惑星候補「HIP 67522 c」

Posted by moonrainbow on 02.2020 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
若い恒星にホットジュピターを発見。早い段階で形成されて移動した?

ホットジュピターを描いた想像図
ホットジュピターを描いた想像図(Credit: NASA/JPL-Caltech)

太陽以外の恒星で初めて見つかった太陽系外惑星「ペガスス座51番星b」は、ホットジュピター(恒星のすぐ近くを公転する高温のガス惑星)として知られています。今回、およそ1700万歳という若い恒星の周囲でホットジュピターが見つかったとする研究成果が発表されています

■巨大なガス惑星の一部は早い段階で形成され、恒星の近くへと移動するのかもしれない

Aaron Rizzuto氏(テキサス大学オースティン校)らの研究グループは、NASAの系外惑星探査衛星「TESS」および赤外線宇宙望遠鏡「スピッツァー」の観測データをもとに、ケンタウルス座の方向およそ490光年先にある恒星「HIP 67522」を周回する系外惑星「HIP 67522 b」および系外惑星候補「HIP 67522 c」を検出したと発表しました。

HIP 67522 bの直径は地球の約10倍(木星より一回り小さい)で、公転周期は約7日。太陽より一回り大きな主星のすぐ近くを公転していることから、HIP 67522 bはホットジュピターとみられています。系外惑星候補とされているHIP 67522 cの直径は地球の8倍ほどで、公転周期は23日以上とされています。

系外惑星はすでに4000個以上が見つかっていて、ホットジュピターも決してめずらしいものではありませんが、HIP 67522 bで注目されているのはその年齢です。前述のように、主星のHIP 67522は誕生してから1700万年程度しか経っていない若い恒星とみられています。HIP 67522 bも必然的に1700万歳以下ということになりますが、このことから巨大なガス惑星が早い段階で短期間のうちに誕生する可能性が示唆されるといいます。

こうしたホットジュピターがどのようにして恒星の近くを周回するようになったのかについては、3つのパターンが考えられるといいます。1つ目は最初から主星の近くで形成されたとするパターンですが、若い恒星はフレアなどの活動が激しいため、その周辺は惑星の形成にはきびしい環境です。2つ目と3つ目は、ホットジュピターはもともと恒星から離れたガスや塵が豊富な場所で形成されたものの、原始惑星系円盤(恒星を取り囲むガスや塵でできた円盤)との相互作用か、あるいは別の惑星との相互作用によって恒星の近くまで移動してきたとするパターンです。

3つのうち、HIP 67522 bについて考えられるのは遠くで形成されてから移動してきたパターンのようです。研究グループでは、原始惑星系円盤との相互作用であればHIP 67522 bの若い年齢と小さな軌道を説明できる可能性が高いとしていますが、もしも系外惑星候補のHIP 67522 cが存在している場合、別の惑星との相互作用が今も進行している可能性にも言及しています


Image Credit: NASA/JPL-Caltech

2020-06-25
Soraeより

地球に近いサイズの太陽系外惑星

Posted by moonrainbow on 27.2020 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
4つに1つは氷の下に海がある?(NASA)

氷に覆われた太陽系外惑星を描いた想像図
氷に覆われた太陽系外惑星を描いた想像図(Credit: ESO)

生命が存在する天体は今のところ地球しか知られていませんが、木星の衛星エウロパや土星の衛星エンケラドゥスでは表面を覆う氷の下に海があり、そこに生命が息づいているかもしれないと考えられています。今回、これまでに見つかった地球に近いサイズの太陽系外惑星について分析した結果、その一部では氷の下に海が存在するかもしれないとする研究成果が発表されています

■分析した53個すべてで火山活動の可能性、そのうち14個には海があるかも

Lynnae Quick氏(ゴダード宇宙飛行センター)らの研究グループは、2017年の研究開始時点までに見つかっていた系外惑星のうち、地球に近いサイズの53個をピックアップしてその環境をシミュレートしました。分析の結果、少なくとも14個には海が存在する可能性があり、その大半はエウロパやエンケラドゥスのような氷の地殻に覆われた地下の海を持つかもしれないと研究グループでは考えています。

研究に参加したAki Roberge氏(ゴダード宇宙飛行センター)によると、系外惑星における生命探査では地球のように惑星の大気組成に影響を与えるほどの生物圏を支え得る環境が注目されているいっぽうで、太陽系のエンケラドゥスやエウロパといった地下の海を持つとみられる衛星は、ハビタブルゾーンから外れたところにある系外惑星でも生命を支えられる可能性を示唆しているといいます。

そこで研究グループは、地球に対して質量が8倍以下、直径が2倍以下という条件に当てはまる系外惑星53個について、主星のもたらす潮汐作用や系外惑星に含まれる放射性元素の崩壊を熱源とした火山活動の可能性を分析(系外惑星の年齢は主星と同じで、地球と同じ割合のマントルが存在すると仮定)。その結果、53個すべての系外惑星において、その表面で火山活動が起きている可能性が高い(エンケラドゥスのような低温の氷火山も含む)ことが判明したといいます。

また前述のように、53個の系外惑星のうち14個については氷に覆われた海が存在する可能性があると研究グループは予想しています。こうした系外惑星ではエンケラドゥスのように地下から氷が噴出していることも考えられますが、その兆候は次世代の観測手段が登場するのを待つことなく、既存の天体望遠鏡と高解像度の分光器でも検出できる可能性があるとしています。

エウロパの観測を行う探査機「エウロパ・クリッパー」(2023年以降打ち上げ予定)や、土星の衛星タイタンを探査するドローン「ドラゴンフライ」(2026年打ち上げ予定)のミッションにも参加しているQuick氏は「今後予定されているミッションでは、地下に海を持つ衛星が生命を支えられるかどうかを確かめる機会が得られます。もしも生命の存在を示す化学的な兆候が見つかれば、同じような兆候を求めて系外惑星を観測することにも挑戦できるでしょう」とコメントしています


エンケラドゥスから噴出する氷粒
エンケラドゥスから噴出する氷粒のなかを飛ぶ土星探査機「カッシーニ」を描いた想像図。同じように氷を噴出させている系外惑星が存在しているかもしれない(Credit: NASA/JPL-Caltech)

Image Credit: NASA/JPL-Caltech

2020-06-22
Soraeより

太陽系外惑星「V1298 Tau」

Posted by moonrainbow on 21.2020 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
コアを残して蒸発するかもしれない系外惑星たち

V1298 Tauを周回する4つの系外惑星を描いたイメージ図
V1298 Tauを周回する4つの系外惑星を描いたイメージ図(Credit: AIP/J. Fohlmeister)

すでに4000個以上が発見されている太陽系外惑星のなかには、主星(恒星)の近くを周回しているために、表面が摂氏数百度以上の高温に熱せられているものも数多く見つかっています。今回、若い恒星の周囲で昨年発見された4つの系外惑星のうち、その半分は大気を失う運命にあるかもしれないとする研究成果が発表されています

■条件によって大きく異なる50億年後の系外惑星の姿

「おうし座」の方向およそ350光年先にある「V1298 Tau」は、太陽よりもやや大きく(質量は太陽の約1.1倍、直径は太陽の約1.35倍)、誕生してから2500万年ほどとされる若い恒星です。昨年、V1298 Tauに海王星から土星ほどのサイズがある4つの系外惑星が見つかったとする研究成果がTrevor David氏(JPL:ジェット推進研究所、当時)らの研究グループによって発表されています

今回、Katja Poppenhaeger氏(ポツダム天体物理研究所)らの研究グループは、NASAのX線観測衛星「チャンドラ」などによる観測データを利用して、V1298 Tauの放射するX線によって系外惑星がどのような影響を受けるのかを分析しました。その結果、4つの系外惑星のうち内側を周回する「V1298 Tau c」(直径は地球の約5.6倍、公転周期は約8.2日)と「V1298 Tau d」(同6.4倍、12.4日)が低密度な惑星だった場合、50億年後には大気を失ってコアだけになる可能性が示されたといいます。

研究グループによると、若い恒星は太陽の1000倍から1万倍という強力なX線を放射しており、恒星の自転速度が遅くなるにつれてX線も弱くなっていくといいます。強力なX線は周回する系外惑星の大気を加熱・蒸発させる可能性があることから、研究グループは主星が放射するX線の長期的な影響を分析するために、V1298 Tauと4つの系外惑星に着目しました。

大気がどの程度失われるのかは、系外惑星の質量や密度、主星からの距離によって左右されます。しかし、V1298 Tauの系外惑星はトランジット法(※)によって発見されており、直径は判明しているものの質量がわからないため、平均密度を求めることができません。そこで研究グループは、主星のX線放射が弱まるペースを3段階想定した上で、4つの系外惑星がそれぞれ「低密度かつコアの質量が地球の5倍」「低密度かつコアの質量が地球の10倍」「高密度」だった場合を仮定して分析を行いました。

※…地球から見て系外惑星が主星の手前を横切ったときの主星の明るさの変化を利用して、系外惑星を検出する方法

すべての系外惑星が「低密度かつコアの質量が地球の5倍」(質量が一番小さいパターン)で主星のX線放射がゆっくり弱まると仮定した場合、前述のように内側のV1298 Tau c/V1298 Tau dだけでなく、その外側を周回する「V1298 Tau b」(直径は地球の約10.3倍、公転周期は約24.1日)も大気が蒸発し、コアだけになってしまうとされています。主星のX線放射がもっと早く弱まるとしても、V1298 Tau cとV1298 Tau dは大気のほとんどを失うと予測されています。

いっぽう、すべての系外惑星が「高密度」(質量が一番大きいパターン)で主星のX線放射がすみやかに弱まると仮定した場合、4つの系外惑星はほとんど蒸発しないとみられています。Poppenhaeger氏は「系外惑星が周回している恒星のX線を観測することで、系外惑星の大気の長期的な変化を学ぶ上での鍵となる情報を得ることができます」とコメントしています


Image Credit: AIP/J. Fohlmeister

2020-06-16
Soaraより

系外惑星「KOI-456.04」

Posted by moonrainbow on 11.2020 太陽系外惑星   0 comments   0 trackback
太陽と地球に関係に似た系外惑星候補を発見。条件次第で表面温度は摂氏5度か

系外惑星を描いた想像図
ハビタブルゾーンを周回する系外惑星を描いた想像図(Credit: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle)

地球に近いサイズの太陽系外惑星は幾つか報告されていて、なかには主星(恒星)のハビタブルゾーンに位置するものも見つかっていますが、その多くは太陽よりも小さく表面温度が低い赤色矮星を周回しています。今回、サイズが地球に似ているだけでなく、周回している恒星や軌道も似ている系外惑星の候補を発見したとする研究成果が発表されています。

■太陽に似た恒星のハビタブルゾーンを周回する地球に似た系外惑星候補

René Heller氏(マックス・プランク太陽系研究所)らの研究チームは、「こと座」の方向およそ3100光年先にある「ケプラー160」において新たに1つの系外惑星「ケプラー160d」と、もう1つの系外惑星候補「KOI-456.04」が見つかったと発表しました。

ケプラー160ではすでに地球の約1.5倍と約3.6倍の直径がある2つの系外惑星「ケプラー160b」「同c」が見つかっています。このうち外側を周回するケプラー160cでは公転周期にわずかな変化が確認されており、別の系外惑星による影響が現れている可能性がありました。

そこでHeller氏らがNASAの宇宙望遠鏡「ケプラー」による観測データを再解析したところ、地球の約1.9倍の直径があり、ケプラー160を約378.4日で公転しているとみられるKOI-456.04が検出されました。主星のケプラー160は太陽とほぼ同じ直径(太陽の約1.1倍)で、表面温度は摂氏およそ5200度とされています。研究チームでは、KOI-456.04に大気があって温室効果が穏やかだった場合、表面温度の平均は摂氏5度になると推定しています。

前述のように、地球サイズでハビタブルゾーンにある系外惑星の多くは赤色矮星の周囲で発見されています。いっぽう、KOI-456.04は太陽に似たケプラー160を周回しているだけでなく公転周期も地球の1年とほぼ同じであるため、マックス・プランク太陽系研究所が「A mirror image of Earth and Sun(地球と太陽の鏡像)」と表現するように、地球と太陽の関係によく似ていると言えます。ただ、今回の研究ではKOI-456.04を系外惑星と確認するまでには至っておらず、今後の追加観測による確認が求められています


主星と惑星の関係を示した図
主星と惑星の関係を示した図。上から太陽と地球、ケプラー160とKOI-456.04(今回の研究)、恒星の近くを周回するホットネプチューン、赤色矮星を周回する地球サイズの系外惑星。KOI-456.04は主星と惑星の組み合わせが地球とよく似ている(Credit: René Heller)

■ケプラー160には4つの系外惑星が存在する?

また、今回報告されたもう一つの系外惑星ケプラー160dは、各系外惑星の動きを詳しく分析することで発見されています。ケプラーは系外惑星が主星の手前を横切る「トランジット」を起こしたときの明るさの変化を検出する方法(トランジット法)を利用して観測データを取得する宇宙望遠鏡でしたが、ケプラー160dは地球からトランジットが観測できない軌道を周回しているとみられており、ケプラーで検出することができなかったようです。

研究チームによると、ケプラー160dの質量は地球と同じ~100倍ほど、公転周期は約7日~50日の範囲におさまります。今後の観測によってKOI-456.04が系外惑星と確認されれば、ケプラー160では4つの系外惑星が発見されたことになります


Image Credit: MPS / René Heller

2020-06-06
Soraeより
 

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