NASAプラネットハンターがその最初の地球サイズの居住可能ゾーンの惑星を発見

NASAプラネットハンターがその最初の地球サイズの居住可能ゾーンの惑星を発見
リリース番号： 2020-01
リリースの場合： 2020年1月13日月曜日-午後5時15分
マサチューセッツ州ケンブリッジ-
NASAのTransinging Exoplanet Survey Satellite（TESS）は、その星の居住可能ゾーンで最初の地球サイズの惑星を発見しました。これは、表面に液体の水の存在を許す条件がちょうどよい距離の範囲です。科学者は、TOI 700 dと呼ばれる発見をNASAのスピッツァー宇宙望遠鏡を使用して確認し、将来の観測に役立つ惑星の潜在的な環境をモデル化しました。
TOI 700 dは、これまでに星の居住可能ゾーンで発見された数少ない地球サイズの惑星の1つです。その他には、TRAPIST-1システム内のいくつかの惑星や、NASAのケプラー宇宙望遠鏡によって発見された他の世界が含まれます。
「TESSは、近くの星を周回する地球サイズの惑星を見つけるために特別に設計され、打ち上げられました」と、ワシントンのNASA本部の天体物理学部長Paul Hertzは述べています。「近くの星の周りの惑星は、宇宙や地球上でより大きな望遠鏡で追跡するのが最も簡単です。TOI700 dを発見することは、TESSの重要な科学的発見です。今年1月の科学研究の終了。」
TESSは、セクターと呼ばれる大規模な空の帯を一度に27日間監視します。この長い凝視により、衛星は私たちの視点からその軌道の周りを回る惑星によって引き起こされる恒星の明るさの変化を追跡することができます。これはトランジットと呼ばれるイベントです。
TOI 700は、南の星座ドラドにわずか100光年離れた位置にある、小さくてクールなMドワーフ星です。これは、太陽の質量とサイズの約40％、表面温度の約半分です。この星は、ミッションの最初の年に観測されたTESSの13のセクターのうち11に出現し、科学者は3つの惑星で複数の通過を捉えました。
この星はもともと、太陽に似ているとTESSデータベースで誤分類されていたため、惑星は実際よりも大きく高温に見えました。TESSチームのメンバーと一緒に働いている高校生のAlton Spencerを含む数人の研究者は、エラーを特定しました。
「星のパラメータを修正すると、惑星のサイズが小さくなり、最も外側のものは地球のサイズと居住可能ゾーンにあることに気付きました」とシカゴ大学の大学院生、エミリー・ギルバートは語った。「さらに、11か月のデータでは、星からのフレアは見られませんでした。これにより、TOI 700 dが居住可能になり、大気と表面の状態を簡単にモデル化できるようになります。」
ギルバートと他の研究者は、ホノルルで開催された第235回アメリカ天文学会で調査結果を発表し、3つの論文（うち1つはギルバートが率いた）が科学雑誌に投稿されました。
TOI 700 bと呼ばれる最も内側の惑星はほぼ地球サイズで、おそらく岩が多く、10日ごとに軌道を完成します。中間の惑星、TOI 700 cは、地球と海王星の大きさの間の地球の2.6倍の大きさで、16日ごとに軌道を回っており、ガスが支配的な世界である可能性があります。TOI 700 dは、システムで最も外側の既知の惑星であり、居住可能ゾーンで唯一の惑星であり、地球より20％大きく、37日ごとに周回し、太陽が地球に提供するエネルギーの86％を星から受け取ります。すべての惑星は、星にしっかりと固定されていると考えられています。つまり、軌道ごとに1回回転するため、片側は常に日光に浸されています。
Center for Astrophysicsの天文学者、Joseph Rodriguez率いる科学者チーム| マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード＆スミソニアンは、TOI 700 dを確認するために、スピッツァーにフォローアップの観察を要求しました。
「この発見の影響を考えると、それはTESSの最初の居住可能ゾーン地球サイズの惑星であるということです。このシステムの理解をできるだけ具体的にしたかったのです」とロドリゲスは言いました。 2つのTRAPPIST-1惑星を確認し、さらに5つの惑星を特定するのに役立ったミッションの遺産への素晴らしい追加です。」
スピッツァーのデータは、TOI 700 dが実際の惑星であるという科学者の信頼を高め、その軌道周期の測定値を56％、サイズを38％シャープにしました。また、システム内のより小さくより暗い伴星の存在など、通過信号の他の可能な天体物理学的原因も除外しました。
ロドリゲスと彼の同僚は、世界的なラスクンブレス天文台ネットワークの1メートルの地上望遠鏡からの追跡観測も使用して、TOI 700 cの軌道周期とサイズに対する科学者の信頼性をそれぞれ30％と36％向上させました。
TOI 700は明るく、近くにあり、恒星フレアの兆候を示さないため、このシステムは、現在の地上観測所による正確な質量測定の最有力候補です。これらの測定により、内側と外側の惑星は岩が多く、中央の惑星はガスでできているという科学者の推定を裏付けることができます。
将来のミッションでは、惑星に大気があるかどうかを特定し、もしそうであれば、その組成を決定することさえできるかもしれません。
TOI 700 dの正確な条件は不明ですが、科学者は、惑星のサイズや軌道の星の種類などの現在の情報を使用して、コンピューターモデルを生成し、予測を行うことができます。メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターの研究者は、TOI 700 dの20の潜在的な環境をモデル化して、居住性に適した表面温度と圧力が生じるバージョンを測定しました。
彼らの3D気候モデルは、科学者が潜在的に居住可能な世界であると考えるものに通常関連するさまざまな表面タイプと大気組成を調べました。TOI 700 dは星にしっかりと固定されているため、惑星の雲の形成と風のパターンは地球とは著しく異なる場合があります。
あるシミュレーションには、科学者が火星を取り囲んでいたと思われる若い頃に似た、二酸化炭素に支配された高密度の大気を持つ海洋に覆われたTOI 700 dが含まれていました。モデルの大気には、星に面した側に深い雲の層が含まれています。別のモデルは、TOI 700 dを、雲のない全地球型の現代地球として描写します。風は、惑星の夜側から流れ去り、星に直接面する点に収束します。
星の光が惑星の大気を通過すると、二酸化炭素や窒素などの分子と相互作用して、スペクトル線と呼ばれる明確な信号を生成します。ゴダードの大学宇宙研究協会の客員研究助手であるガブリエル・エンゲルマン・スイサ率いるモデリングチームは、TOI 700 dの20のモデルバージョンのシミュレーションスペクトルを作成しました。
「いつか、TOI 700 dからの実際のスペクトルがある場合、バックトラックし、最も近いシミュレートされたスペクトルに一致させ、それをモデルに一致させることができます」とEngelmann-Suissa氏は言いました。「エキサイティングなのは、私たちが惑星について何を見つけようとも、地球上で私たちが持っているものとは全く違って見えるからです。」
TESSは、マサチューセッツ州ケンブリッジでMITが主導および運営するNASA Astrophysics Explorerミッションであり、NASAのゴダード宇宙飛行センターによって管理されています。その他のパートナーには、バージニア州フォールズチャーチに拠点を置くノースロップ・グラマンが含まれます。カリフォルニアのシリコンバレーにあるNASAのエイムス研究センター。天体物理学センター| マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード＆スミソニアン。MITのリンカーン研究所; ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所。世界中のダース以上の大学、研究機関、天文台がミッションの参加者です。
カリフォルニア州パサデナのジェット推進研究所は、ワシントンにあるNASAの科学ミッション総局のスピッツァー宇宙望遠鏡ミッションを管理しています。科学業務は、パサデナのカリフォルニア工科大学のスピッツァー科学センターで行われています。宇宙事業は、コロラド州リトルトンのロッキード・マーティン・スペースに拠点を置いています。データは、カリフォルニア工科大学のIPACにある赤外線科学アーカイブにアーカイブされています。Caltechは、NASAのJPLを管理しています。
モデリング作業は、現在および将来の太陽系外惑星の観測をよりよく分析するための包括的で洗練されたコンピューターモデルを構築する専門家を結集するゴダードのセラーズ太陽系外惑星環境コラボレーションを通じて資金提供されました。
マサチューセッツ州ケンブリッジにある天体物理学センター| ハーバード＆スミソニアン（CfA）は、スミソニアン天体物理天文台とハーバード大学天文台のコラボレーションです。6つの研究部門に編成されたCfA科学者は、宇宙の起源、進化、究極の運命を研究します。