系外惑星発見の新時代は「木星の弟」の画像から始まる

系外惑星カタログによると質量では木星の5倍だが、年齢が2400万年と若いので木星の弟。以下、機械翻訳。

系外惑星発見の新時代は「木星の弟」の画像から始まる
2023年 6月 22日投稿

木星に似た質量と軌道を持つ太陽系外惑星、アフレプ B の KECK II 望遠鏡で撮影された直接画像。
クレジット: テキサス大学オースティン校/WM ケック天文台
ハワイ、マウナケア– ハワイ島マウナケアにある WM ケック天文台を使用している天文学者は、画像が直接撮影された最も低質量の惑星の 1 つを発見しました。彼らはその質量を測定できるだけでなく、その軌道が私たちの太陽系の巨大な惑星に似ていることを確認することもできました。

AF Lep b と呼ばれるこの惑星は、天文法と呼ばれる技術を使用して史上初めて発見された惑星の 1 つです。この方法は、主星の微妙な動きを長年にわたって測定し、惑星などの見えにくい軌道を回る伴星が重力で引っ張られているかどうかを天文学者が判断するのに役立ちます。

テキサス大学オースティン校（UTオースティン）の天文学大学院生カイル・フランソン氏が主導したこの研究は、Astrophysical Journal Lettersの本日号に掲載される。

「ケック II 望遠鏡を使用して観察結果をリアルタイムで処理し、星のまぶしさを注意深く除去すると、惑星はすぐに飛び出し、観察が長くなるにつれてその存在がますます明らかになりました」とフランソン氏は述べています。

フランソン氏のチームが撮影した直接画像から、AF Lep bは木星の約3倍の質量で、約87.5光年離れた太陽に似た若い星であるAF Lepolisを周回していることが明らかになった。彼らは2021年12月から地球の一連の深部画像を撮影した。それ以来、他の 2 つのチームも同じ惑星の画像を撮影しました。

「この方法が、太陽の若い類似体を周回する巨大惑星の発見に使用されたのはこれが初めてです」と、テキサス大学オースティン校の天文学助教授であり、この研究の上級著者であるブレンダン・ボウラー氏は述べた。「これにより、このアプローチを系外惑星発見のための新しいツールとして使用する可能性が広がります。」


主星（中央）の周りの太陽系外惑星AF Lep b（約10時の白い点）の動きは、2021年12月と2023年2月に撮影されたこれら2枚の画像で見ることができます。画像はWM Keckを使用して収集されました。ハワイ天文台の10メートル望遠鏡。クレジット: カイル・フランソン、テキサス大学オースティン校/WM ケック天文台

主星よりも質量がはるかに小さいにもかかわらず、惑星が周回すると、星の位置が惑星系の質量中心の周りでわずかにぐらつきます。天文測定では、他の星に対する空上の星の位置のこの変化を利用して、周回惑星の存在を推測します。フランソン氏とボウラー氏は、ヒッパルコス衛星とガイア衛星からの25年間の観測中にこの星がどのように動いたかを考慮すると、星AFレポリスが惑星を宿している可能性のある星であると特定した。

惑星を直接画像化するために、テキサス大学オースティン校のチームは、地球の大気の乱流によって引き起こされる変動を補正するケック天文台の補償光学システムと、地球からの光を抑制するケック II 望遠鏡の近赤外線カメラ 2 (NIRC2) ベクトル渦コロナグラフを組み合わせて使用しました。主星なので、惑星をよりはっきりと見ることができます。AF Lep b は主星よりも約 10,000 倍暗く、地球と太陽の距離の約 8 倍の距離にあります。

「惑星の画像撮影は困難です」とフランソン氏は言う。「我々には約 15 例しかありませんが、ケック II 望遠鏡と NIRC2 補償光学イメージングによって可能になったこの新しい「動的情報に基づいた」アプローチは、過去 20 年間に実施されてきたブラインド調査と比較してはるかに効率的であると考えています。 」

このチャートは、これまでに直接撮影されたすべての太陽系外惑星の質量と軌道距離を示しています。天文学者は 5 つの質量 (星印) を確認し、残り (点) を推定しました。新たに撮影された惑星 AF Lep b (黄色の星) は、これまでに撮影された中で最も木星に似た太陽系外惑星の 1 つとなる質量と軌道を持っています。クレジット: ブレンダン・ボウラー、テキサス大学オースティン校

太陽系外惑星を見つける最も一般的な 2 つの方法は、ポーチライトの周りを螺旋を描く蛾のように、惑星が恒星の前を定期的に通過する場合に、星の光がわずかに周期的に暗くなるのを観察することと、星の光の周波数の微小な変化を測定することです。惑星が星を地球に向かう方向に前後に引っ張ることによって生じます。どちらの方法も、主星の近くを周回する大きな惑星で最も効果的である傾向があり、どちらの方法も間接的です。つまり、私たちは惑星を見るのではなく、惑星が星にどのような影響を与えるかだけを見るだけです。

直接イメージングと天文計測を組み合わせる方法は、主星から遠すぎたり、質量が小さすぎたり、軌道が真横になかったりするために、これまで他の方法では見つけるのが難しかった太陽系外惑星を天文学者が見つけるのに役立つ可能性がある。地球から見た。この技術のもう 1 つの利点は、天文学者が惑星の質量を直接測定できることですが、広い軌道距離では他の方法では測定が困難です。

ボウラー氏は、チームはAF Lep bの研究を続けるつもりだと語った。

「これは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡や、ジャイアント・マゼラン望遠鏡や30メートル望遠鏡などの次世代の大型地上望遠鏡を使ってさらに特徴を明らかにするための優れた目標となるでしょう」とボウラー氏は述べた。「私たちはすでに、この惑星の物理的特性と大気化学を研究するために、より長波長でのより高感度な追跡調査の取り組みを計画しています。」

NASA Keck 時間は、NASA 系外惑星科学研究所によって管理されています。ここで提示されるデータは、米国航空宇宙局とカリフォルニア工科大学およびカリフォルニア大学との科学的提携を通じて、米国航空宇宙局に割り当てられた望遠鏡の時間から WM ケック天文台で取得されたものです。

補償光学について
WM ケック天文台は、地球の大気の乱流によって引き起こされる歪みを除去する画期的な技術である補償光学 (AO) の分野における著名なリーダーです。ケック天文台は、自然案内星 (NGS) とレーザー案内星補償光学 (LGS AO) の両方の天文利用の先駆者となり、現在のシステムは近赤外線波長でハッブル宇宙望遠鏡よりも 3 ～ 4 倍鮮明な画像を提供しています。AO は、HR8799 星を周回する 4 つの巨大惑星を撮影し、天の川銀河の中心にある巨大ブラックホールの質量を測定し、遠くの銀河で新しい超新星を発見し、その祖先である特定の星を特定しました。このテクノロジーに対する支援は、ゴードンおよびベティ ムーア財団、マウント キューバ天文学財団、NASA、NSF、および WM によって惜しみなく提供されました。

NIRC2について
第 2 世代近赤外線カメラ (NIRC2) は、Keck II 補償光学システムと組み合わせて動作し、近赤外線波長で非常に鮮明な画像を取得し、光波長でハッブル宇宙望遠鏡が達成する空間解像度と同等以上の空間解像度を達成します。 。NIRC2 はおそらく、銀河の中心にある中心巨大ブラック ホールの決定的な証拠を提供するのに役立つことで最もよく知られています。天文学者はまた、NIRC2 を使用して太陽系天体の表面の特徴をマッピングし、他の星を周回する惑星を検出し、遠方の銀河の詳細な形態を研究しています。

WM KECK 天文台について
WM ケック天文台の望遠鏡は、地球上で最も科学的に生産性の高い望遠鏡の 1 つです。ハワイ島のマウナケア山頂にある 2 つの 10 メートル光学/赤外線望遠鏡には、イメージャー、多物体分光器、高解像度分光器、積分フィールド分光計、世界をリードするレーザーガイド星補償光学システムなどの一連の高度な機器が備えられています。 。ここで紹介されているデータの一部は、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学、米国航空宇宙局の科学的パートナーシップとして運営されている民間の 501(c) 3 非営利組織であるケック天文台で取得されたものです。この天文台は、WM ケック財団の寛大な資金援助によって実現しました。著者らは、マウナケア山頂がハワイ先住民コミュニティ内で常に持ち続けてきた非常に重要な文化的役割と敬意を認識し、認識したいと考えています。私たちはこの山から観測を行う機会に恵まれたことを大変幸運に思います。