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22光年の彼方に、赤色矮星の周りを回る岩石質の世界がある。これはLTT 1445Acと呼ばれ、NASAの太陽系外惑星探査衛星(TESS)が2022年に発見した。しかし、TESSはこの小さな惑星の大きさを測ることができなかった。

それはいい。由緒あるハッブル望遠鏡がそれをやってのけたのだ。

TESSはトランジット法で惑星を検出する。太陽系外惑星が恒星の前を通過するとき、TESSが検出する光に測定可能なディップが生じる。しかし、正しく並べなければならない。惑星はTESSと恒星の間を通過しなければならない。そうなれば、TESSは惑星を検出できるだけでなく、ある程度の大きさを測ることもできる。

しかし、LTT 1334Acは我々の目から見ると、ある意味ノー・マンズ・ランドにある。検出のための形状は正しいが、惑星が「すれすれの通過」をした可能性があるほどずれている。これは、惑星が恒星の一部ではなく、恒星の前を通過することである。つまり、大きさの測定は惑星の直径の不正確な下限を与えることになる。残念なことに、TESSはLTT 1334Acがすれすれトランジットをしていたかどうかを知る解像度をもっていない。

しかし、主力機であるハッブル宇宙望遠鏡にはある。

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この図は、地球サイズの太陽系外惑星が主星の前を通過する2つのシナリオを示している。下の図は、すれすれ通過を示している。すれすれ通過の光を調べると、惑星の大きさを正確に見積もることができず、実際よりも小さく見えてしまう。上の経路は、惑星が恒星の円盤全体を通過する最適な形状を示している。ハッブルはこの2つのシナリオを区別することができ、惑星の直径を正確に測定することができる。(Credit: NASA, ESA, E. Wheatley (STScI))

「この星系が不運な形状をしている可能性もあり、そうであれば正しい大きさを測定できないだろう。とマサチューセッツ州ケンブリッジにあるハーバード・スミソニアン天体物理学センターのEmily Pass氏はこう語った:「私たちの測定は、この惑星が地球型惑星のごく近くにある可能性が高いことを教えてくれるので重要です」。

Pass氏は『The Astronomical Journal』誌に掲載された新しい論文 “HST/WFC3 Light Curve Supports a Terrestrial Composition for the Closeest Exoplanet to Transit an M Dwarf”の筆頭著者である。

「太陽系外惑星LTT 1445Acの以前の研究では、太陽系外惑星探査衛星(TESS)からの光度曲線は、かすめるような形状と非かすめるような形状の両方に一致すると結論づけられた。その結果、この惑星の半径と密度は不明のままであった」と、論文では述べられている。しかし、今は違う。

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この図は、天文学者が日常的に扱っているデータの一部を示している。TESSとハッブルによって得られたLTT 1334Acの光度曲線。(Credit: Pass et al. 2023.)

ハッブルは、LTT 1334Acが恒星をかすめるトランジットではなく、完全に横切るトランジットをしていることを突き止めた。これは、この惑星の実際の直径が地球の直径の1.07倍であることを意味する。また、この惑星は岩石質で、地球とほぼ同じ表面重力を持っていることも確認された。

すれすれの通過は太陽系外惑星科学の障害である。TESSは強力な惑星探査機だが、何でもできるわけではない。太陽系外惑星がかすめるようなトランジットなのか、完全なトランジットなのかを常に判断できるわけではない。天文学者たちは、どのようにすればよりよく検出できるか、またどの程度かすめるトランジットが多いかを理解するために、そのモデルを開発している。

2022年の論文の中で、研究者たちは、たとえ幾何学的選択効果によって稀であるとしても、「微光通過は太陽系外惑星の統計的研究にとって特別な問題である」と書いている。研究者たちはまた、「すれすれの通過を正確にモデル化できないと、惑星が実際にはすれすれの軌道上にない場合でさえ、偏った推論につながる可能性がある」とも説明している。

すれすれの通過に対する完全な解決策はまだない。しかし、少なくともハッブルの観測は、いくつかのケースでは役に立つだろう。ハッブルの観測によって惑星の大きさと岩石質であることが判明したが、居住可能かどうかは問題外である。LTT 1334Acの表面温度は摂氏約260度(華氏500度)である。

この星系には他に2つの惑星があり、どちらもLTT 1334Acより大きい。星系にはさらに2つの恒星があり、いずれも赤色矮星である。この星系ではいろいろなことが起こっているが、観測の結果、星系全体が共平面である可能性が高いことがわかった。また、LTT 1334Acが完全なトランジットを行うという事実は、さらなる研究のための素晴らしい候補であることを意味している。

「LTT1445Abと並んで)M矮星をトランジットする最も近い地球型太陽系外惑星として、この惑星は大気の特徴を明らかにするためのエキサイティングなターゲットである。

「ハッブル望遠鏡だけでなく、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡でもスペクトロスコピーでその大気を特徴付けることができるので、通過する惑星はエキサイティングです」と、Pass氏はプレスリリースで述べた。「今回の観測は、この惑星が地球型惑星のごく近傍にある可能性が高いということを教えてくれる重要なものです。私たちは、他の恒星の周りにある惑星の多様性をよりよく理解できるようになる後続の観測を楽しみにしています」とPass氏は語った。

この研究は、異なる望遠鏡間の相乗効果と、その相乗効果がいかに深い理解につながるかを強調している。また、ハッブル望遠鏡がいまだ強力な科学装置であることを示している。

この研究には参加していないが、マックス・プランク天文学研究所のLaura Kreidberg教授は、「ハッブル望遠鏡は、太陽系外惑星の特徴を明らかにする上で、依然として重要な役割を担っています。わずか22光年の距離にあるLTT 1445Acは、銀河系的にはすぐ隣にある惑星です」と、述べている。

論文の著者も同意見である。「(LTT 1445Abと並んで)M矮星を通過する最も近い地球型太陽系外惑星として、この惑星は大気の特徴を調べるのに興味深いターゲットである」と、述べている。


この記事は、EVAN GOUGH氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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