太陽系外の惑星で極度の超音速風が観測される

ホットジュピターは恒星に近いので潮汐ロックで自転周期＝公転周期になってるはずなので音速を超える強風が吹いてるのは何でだろう？波長によって水と一酸化炭素の速度が分かるから以下、機械翻訳。
太陽系外の惑星で極度の超音速風が観測される
2025年1月21日

巨大ガス惑星 WASP-127b を示すアーティストによる想像図。惑星はほぼフレーム全体を占め、その大気は惑星全体で渦を巻いている。青みがかった白とオレンジが混ざったかすかな波紋が動きを暗示しており、赤道と惑星の極では白色が支配的で、その間はオレンジがかった赤色の帯となっている。黒い背景には小さな白い星がいくつかある。
天文学者たちは、巨大な太陽系外惑星WASP-127bの赤道に極めて強力な風が吹きつけていることを発見した。風速は時速33,000キロメートルに達し、惑星上で観測されたこの種のジェット気流としては最速である。この発見は、チリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡（ESOのVLT）を使用して行われ、遠く離れた世界の気象パターンに関する独自の洞察を提供している。

竜巻、サイクロン、ハリケーンは地球に大混乱をもたらすが、科学者たちは今や太陽系のはるか外側で、まったく異なる規模の惑星風を検出した。2016年に発見されて以来、天文学者たちは地球から500光年以上離れた巨大ガス惑星WASP-127bの天候を調査してきた。この惑星は木星よりわずかに大きいが、質量は木星のほんの一部しかないため「ふわふわ」している。国際天文学者チームが今、予期せぬ発見をした。この惑星では超音速の風が吹き荒れているのだ。

「この惑星の大気の一部は高速で地球に向かって移動しており、別の部分は同じ速度で地球から遠ざかっています」と、ドイツのゲッティンゲン大学の科学者でこの研究の主執筆者であるリサ・ノルトマン氏は言う。「この信号は、惑星の赤道付近に非常に高速で超音速のジェット風があることを示している」

毎秒9km（時速33,000kmにほぼ相当）のジェット気流は、惑星の自転速度のほぼ6倍の速さで移動します[1]。「これは今までに見たことのないものです」とノルトマン氏は言います。これは、惑星の周りを回るジェット気流で測定された最速の風です。比較すると、太陽系で測定された最速の風は海王星で、「わずか」毎秒0.5km（時速1800km）でした。

本日Astronomy & Astrophysics 誌に研究結果が発表された研究チームは、 ESO のVLTに搭載されたCRIRES+ 装置を使用して、WASP-127b の天候と構成をマッピングしました。ホスト スターの光が惑星の上層大気をどのように移動するかを測定することで、チームはその構成を追跡することができました。その結果、惑星の大気中に水蒸気と一酸化炭素分子が存在することが確認されました。しかし、チームがこの物質の大気中の速度を追跡したところ、非常に驚いたことに、大気の片側が高速で地球に向かって移動し、もう片側が地球から遠ざかっていることを示す二重のピークが観測されました。研究者らは、赤道周辺の強力なジェット気流がこの予想外の結果を説明するだろうと結論付けています。

気象マップをさらに構築していくと、チームはまた、極地が惑星の他の部分よりも涼しいことも発見した。WASP-127bの朝側と夕方側では、わずかな温度差もある。「これは、この惑星が地球や太陽系の他の惑星と同様に、複雑な気象パターンを持っていることを示しています」と、研究の共著者で中国科学技術大学の教授であるフェイ・ヤン氏は付け加えた。

太陽系外惑星研究の分野は急速に進歩している。数年前まで、天文学者は太陽系外惑星の質量と半径しか測定できなかった。今日では、ESO の VLT などの望遠鏡により、科学者はこれらの遠方の惑星の天候を地図に描き、その大気を分析できるようになっている。「これらの太陽系外惑星のダイナミクスを理解することで、熱の再分配や化学反応などのメカニズムを探求し、惑星形成に関する理解を深め、太陽系の起源を解明できる可能性があります」と、論文の共著者でドイツ、ミュンヘンのルートヴィヒ・マクシミリアン大学の David Cont 氏は言う。

興味深いことに、現在このような研究は地上の観測所でしか行うことができません。現在宇宙望遠鏡に搭載されている機器は必要な速度精度を備えていないからです。ESO の超大型望遠鏡(チリの VLT の近くに建設中) とそのANDES 機器により、研究者は遠く離れた惑星の気象パターンをさらに深く調べることができます。「これは、風のパターンをさらに詳細に解明し、この研究をより小さな岩石惑星にまで拡大できる可能性があることを意味します」とノルトマンは結論付けています。

注記
[1] 研究チームは惑星の自転速度を直接測定していないが、WASP-127bは潮汐ロックされていると予想している。つまり、惑星が自身の軸の周りを回転するのにかかる時間は、恒星の周りを公転するのにかかる時間と同じである。惑星の大きさと恒星の周りを公転するのにかかる時間がわかれば、惑星がどれだけ速く自転しているかを推測できる。

An exoplanet with extreme supersonic winds | ESO News
詳細情報
この研究は、本日Astronomy & Astrophysics誌に掲載された論文「WASP-127bのCRIRES+透過分光法。高温惑星の超音速赤道ジェットと低温極の分解された特徴の検出」 （doi: 10.1051/0004-6361/202450438）で発表されました。

チームは、L. Nortmann (Institut für Astrophysik und Geophysik、Georg-August-Universität、Göttingen、Germany [IAG])、F. Lesjak (IAG)、F. Yan (ドイツ科学技術大学天文学部) で構成されています。中国、合肥、中国）、D. Cont（シュテルンヴァルテ大学、学部） Physik、ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン、ドイツ、Exzellenzcluster Origins、ガルヒング、ドイツ）、S. Czesla（テューリンガー・ランデシュテルンヴァルテ・タウテンブルク、ドイツ[TLS]）、A. Lavail（トゥールーズ大学天体物理学・惑星研究所） )、AD レインズ (デパートメント)物理学と天文学、ウプサラ大学、スウェーデン[ウプサラ大学])、E. Nagel (IAG)、L. Boldt-Christmas (ウプサラ大学)、A. Hatzes (TLS)、A. Reiners (IAG)、N. Piskunov (ウプサラ大学)、O. Kochukhov (ウプサラ大学)大学)、U.Heiter (ウプサラ大学)、D. Shulyak (アンダルシア天文学研究所、グロリエタ・デ・ラ・アストロノミーア、スペイン）、M. レンゲル（マックス・プランク研究所、ゾンネンシステムフォルシュング、ドイツ、ゲッティンゲン）、U. ゼーマン（ヨーロッパ南天文台、ガルヒング、ドイツ）。

ヨーロッパ南天天文台（ESO）は、世界中の科学者が宇宙の秘密を解明し、すべての人に役立てることを可能にしています。私たちは地上の世界クラスの天文台を設計、構築、運用しています。天文学者はこれらの天文台を使用して、興味深い疑問に取り組み、天文学の魅力を広めています。また、天文学の国際協力を推進しています。1962年に政府間組織として設立されたESOは、現在、16の加盟国（オーストリア、ベルギー、チェコ、デンマーク、フランス、フィンランド、ドイツ、アイルランド、イタリア、オランダ、ポーランド、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、英国）と、ホスト国のチリ、そして戦略パートナーとしてのオーストラリアによってサポートされています。ESOの本部とビジターセンター兼プラネタリウムであるESOスーパーノヴァは、ドイツのミュンヘンの近くにあります。一方、空を観察するのに独特の条件を備えた素晴らしい場所であるチリのアタカマ砂漠には、私たちの望遠鏡が設置されています。 ESO は、ラ・シヤ、パラナル、チャナントールの 3 つの観測所を運営しています。ESO はパラナルで、超大型望遠鏡とその超大型望遠鏡干渉計、および VISTA などの調査望遠鏡を運用しています。また、ESO はパラナルで、世界最大かつ最も感度の高いガンマ線観測所であるチェレンコフ望遠鏡アレイ サウスを主催および運用します。ESO は国際パートナーとともに、チャナントールで ALMA を運用しています。これは、ミリメートルおよびサブミリメートルの範囲で空を観測する施設です。パラナル近郊のセロ アルマゾネスでは、「世界最大の空を見る目」である ESO の超大型望遠鏡を建設しています。チリのサンティアゴにあるオフィスから、私たちはチリでの活動をサポートし、チリのパートナーや社会と関わっています。

リンク
研究論文
VLTの写真
ESOの超大型望遠鏡の詳細については、専用ウェブサイトとプレスキットをご覧ください。