NASAプラネットハンターが地球サイズのハビタブルゾーンの世界を見つける

太陽より暗く冷たい赤色矮星TOI700を3個の惑星が周回している。外側のTOI700dはハビタブルゾーンに入っているので、表面に液体の水が存在する可能性が高い。以下、機械翻訳。
NASAプラネットハンターが地球サイズのハビタブルゾーンの世界を見つける
NASAのゴダードスペースフライトセンター、メリーランド州グリーンベルト


TOI 700システムの3つの惑星は、小さくて冷たいM矮星を周回しています。TOI 700 dは、TESSによって発見された最初の地球サイズのハビタブルゾーンの世界です。クレジット： NASAのゴダードスペースフライトセンター
NASAのトランジット系外惑星探査衛星（TESS）は、その星のハビタブル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、表面に液体の水が存在するのにちょうど良い条件である可能性のある距離の範囲です。科学者たちは、 NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡を使用してTOI 700 dと呼ばれる発見を確認し、将来の観測に役立つように惑星の潜在的な環境をモデル化しました。
TOI 700 dは、これまでに星のハビタブル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、TRAPPIST-1システム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門のディレクターであるポールヘルツは言いました。「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を使って追跡するのが最も簡単です。TOI700dを発見することは、TESSにとって重要な科学的発見です。スピッツァーで惑星のサイズとハビタブルゾーンの状態を確認することは、スピッツァーが近づくにつれてもう1つの勝利です。今年1月の科学活動の終わり。」

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


NASAのトランジット系外惑星探査衛星（TESS）は、その星のハビタブル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、表面に液体の水が存在するのにちょうど良い条件である可能性のある距離の範囲です。科学者たちは、NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡を使用してTOI 700 dと呼ばれる発見を確認し、将来の観測に役立つように惑星の潜在的な環境をモデル化しました。クレジット：NASAのゴダードスペースフライトセンター
TESSは、セクターと呼ばれる広い範囲の空を一度に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、軌道を回る惑星がその星の前を横切ること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、南の星座かじき座にある100光年強のところにある小さくて冷たいM矮星です。それは太陽の質量とサイズのおよそ40％であり、その表面温度の約半分です。星は、ミッションの最初の年にTESSが観測した13のセクターのうち11に現れ、科学者はその3つの惑星による複数の通過を捕らえました。


星は元々、TESSデータベースで私たちの太陽に似ていると誤って分類されていました。つまり、惑星は実際よりも大きく、熱く見えました。TESSチームのメンバーと一緒に働いている高校生のAltonSpencerを含む数人の研究者が、エラーを特定しました。
シカゴ大学の大学院生であるエミリー・ギルバート氏は、「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、最も外側の惑星が地球のサイズとハビタブルゾーンにあることに気づいた」と語った。「さらに、11か月のデータで、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が居住可能である可能性が高まり、大気と表面の状態のモデル化が容易になります。」
ギルバートと他の研究者は、ホノルルで開催されたアメリカ天文学会の第235回会議で調査結果を発表し、3つの論文（そのうちの1つはギルバートが主導）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、ほぼ正確に地球サイズであり、おそらく岩が多く、10日ごとに軌道を完了します。中央の惑星であるTOI700 cは、地球の2.6倍の大きさで、地球と海王星のサイズの間で16日ごとに軌道を回っており、おそらくガスが支配的な世界です。TOI 700 dは、システムで最も外側に知られている惑星であり、ハビタブル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、星にきちん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、片側は常に日光を浴びています。
Center forAstrophysicsの天文学者であるJosephRodriguezが率いる科学者のチーム| 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、スピッツァーによる追跡観測を要求しました。
「この発見の影響を考えると、それはTESSの最初のハビタブルゾーンの地球サイズの惑星であるということですが、私たちは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」とロドリゲス氏は述べています。「スピッツァーは、TOI 700 dが予想どおりに通過するのを見ました。これは、TRAPPIST-1惑星の2つを確認し、さらに5つ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、公転周期の測定値を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、より暗いコンパニオンスターの存在など、通過信号の他の考えられる天体物理学的原因を除外しました。
ロドリゲスと彼の同僚はまた、世界のラスクンブレス天文台ネットワークにある1メートルの地上望遠鏡からの追跡観測を使用して、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、恒星のフレアの兆候を示さないため、このシステムは、現在の地上の天文台による正確な質量測定の最有力候補です。これらの測定は、内側と外側の惑星が岩だらけで、中央の惑星がガスでできているという科学者の推定を確認することができました。
将来のミッションでは、惑星に大気があるかどうかを識別し、ある場合は、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を回る星のタイプ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のゴダードスペースフライト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得られるかどうかを測定しました。
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と見なしてい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はその星にきちん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のものとは著しく異なる可能性があります。
あるシミュレーションには、火星が若い頃に火星を取り囲んでいたと科学者が疑うものと同様の、二酸化炭素が支配的な高密度の大気を伴う海に覆われたTOI 700dが含まれていました。モデル大気には、星に面する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、雲のない全陸バージョンの現代の地球として描いています。このバージョンでは、風が惑星の夜側から流れ出て、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別個の信号を生成します。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・スイッサが率いるモデリングチームは、 TOI 700dの20のモデル化されたバージョンのシミュレートされたスペクトルを作成しました。
「いつの日か、TOI 700 dからの実際のスペクトルが得られたら、バックトラックして、それらを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氏は述べています。「私たちが惑星について何を見つけようとも、それは私たちがここ地球に持っているものとは完全に異なって見えるので、それはエキサイティングです。」
TESSは、マサチューセッツ州ケンブリッジのMITが主導および運営し、NASAのゴダードスペースフライトセンターが管理するNASA天体物理学エクスプローラーのミッションです。追加のパートナーには、バージニア州フォールズチャーチを拠点とする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のエイムズ研究センター。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。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12以上の大学、研究機関、天文台がこのミッションに参加しています。
カリフォルニア州パサデナにある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。科学の運用は、パサデナのカリフォルニア工科大学にあるスピッツァーサイエンスセンターで行われます。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を拠点としています。データは、カリフォルニア工科大学のIPACにあるInfrared ScienceArchive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、ゴダードで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。これは、専門家を集めて包括的で洗練されたコンピューターモデルを構築し、現在および将来の太陽系外惑星の観測をより適切に分析する学際的なコラボレーションです。