系外惑星観測のステップ

系外惑星を中心星と分離して撮影出来ると大気組成が分かる。見えてるのはガス巨大惑星なので生命活動そのものは捉えられないけど、将来の３０ｍ望遠鏡が完成すれば岩石惑星の大気組成も見えるようになる。以下、機械翻訳。
Exoplanetの踏み台
2018年11月20日投稿

Exoplanet HR 8799c
研究者は技術を完璧にして、宇宙生命の兆候を探す
要約：若いガス巨人の新しい観測は、生命のサインを探索するための地上ベースの方法の力を実証しています。
ハワイ州マウナケア - 天文学者は200年に1度、星の周りを周回する木星の質量の約7倍の若い巨大ガス惑星であるHR 8799cと呼ばれる惑星の組成について、最高のデータを収集しています。
チームは、地球の大気中の水分の存在とメタンの不足を確認するため、ハワイ州マウナケアのWM Keck Observatoryで最先端の計測器を使用しました。
他の研究者がこれまでこの惑星の同様の測定を行っていたが、これらの新しい、より頑強なデータは、地球の大気のぼかし効果を補正する適応光学として知られている技術と高分解能分光法を組み合わせる能力を実証している。
「この種の技術は、地球のような惑星で生命の兆しを探すために、将来私たちが使いたいものです。私たちはまだそこにはいませんが、私たちは前進しています」とCaltechの天文学者であるDimitri Mawetと、NASAのためにCaltechが管理しているJPLの研究科学者が言います。
Mawetは本日天文学誌に掲載された研究成果に関する新しい論文の共同執筆者です。
筆頭著者は、以前はCaltechのポスドクの学者で、現在はオハイオ州立大学の助教授であるJi Wangです。


HR8799太陽系に関する公表された科学的データに基づくアーティストの印象。マゼンタ、HR 8799c惑星が前景にあります。木星と比較して、このガス巨星は約7倍の質量を持ち、半径は20％も大きくなっています。HR 8799cの惑星の仲間であるdとbはバックグラウンドにあり、ホストスターを周回しています。クレジット：WM KECK OBSERVATORY / ADAM MAKARENKO / C。アルヴァレッツ
他の星の軌道を描く惑星の写真を撮影することは大変な作業です。ホスト星からの光は惑星から遠く離れて見えにくい。
これまでに、HR 8799cとその惑星惑星の3つの仲間を含む、十数個以上の外惑星が直接撮影されています。実際、HR 8799は、その写真を撮る唯一の複数の惑星システムです。Keck II望遠鏡の適応光学系を使って発見されたHR8799の直接画像は、太陽以外の星を周回する惑星系の初めてのものです。
イメージが取得されると、天文学者は分光器と呼ばれる器具を使って、太陽光を虹に変えるプリズムのように惑星の光を分解し、化学物質の指紋を明らかにすることができます。これまで、この戦略は、いくつかの巨大な外惑星の大気を知るために使われてきました。
次のステップは、星に近い小さな惑星の場合にのみ同じことをすることです（惑星が星に近づくほど小さく、大きさが小さいほど見ることは難しくなります）。
究極の目標は、水、酸素、メタンなどの生物を示す可能性のある生体分子を含む、星の「居住可能なゾーン」を周回する地球のような惑星の雰囲気で化学物質を探すことです。
Mawetのグループは、Caltechを含むいくつかの国内外のパートナーによって2020年代後半に計画されている巨大な望遠鏡である、今後の30メーター望遠鏡の機器でこれを行うことを望んでいます。
しかし今のところ、科学者たちはKeck Observatoryを使って技術を完成させています。その過程で、巨大な惑星の組成とダイナミクスについて学びます。
「現在、ケック氏は、私たちの太陽系惑星とはまったく異なるこれらの巨大なエキゾチックな惑星の物理学とダイナミクスについて、すでに学ぶことができます。
新しい研究では、研究者は赤外光で動作する高分解能スペクトロメータであるNIRSPEC（近赤外極低温エシェル分光器）と呼ばれるKeck II望遠鏡の装置を使用しました。
彼らは、Keck Observatoryの強力なアダプティブオプティクスと、地球の大気のぼやけた乱気流を測定し修正する手段として、天空のガイド星を使って鮮明な画像を作成する方法を組み合わせました。
この技術は、波長が約3.5マイクロメートルの赤外線の一種であるLバンドと、詳細な化学指紋を多く含むスペクトルの領域を使って、直接画像化された惑星上でこの技術が初めて実証されたものです。
「この波長では空が明るいため、Lバンドはほとんど見過ごされました」とMawet氏は言います。「あなたがLバンドに目を通した外人であれば、非常に明るい空が見えます。このベールで外惑星を見るのは難しいです」
研究者らは、適応光学の追加により、Lバンドが惑星HR8799cの研究のためによりアクセスしやすくなったと言います。彼らの研究では、惑星の大気成分の最も正確な測定を行い、以前に考えられていたようにメタンが不足していることを確認しました。
「現在、この惑星でメタンが不足していることをより確実に確認しています」とWang氏は言います。これは、地球の大気中で混合することによるものかもしれません。対流のプロセスがメタンを持たない惑星の深い層を持ち上げているならば、我々がそこに存在することが期待されるメタンは、希釈される可能性がある」
Lバンドは、惑星がどのようにしてどのように形成されているかを追跡する、惑星の炭素対酸素比の測定にも適しています。惑星は、水、一酸化炭素、メタンなどの水素、酸素、および炭素に富んだ分子の混合物から、周りの物質の旋回円盤から形成されます。
これらの分子は、雪面と呼ばれる星からの異なる距離で惑星形成ディスクから凍結する。惑星の炭素 - 酸素比を測定することにより、天文学者はその起源について知ることができます。

Mawetのチームは、Keck Planet Imager and Characterizer（KPIC）と呼ばれるKeck Observatoryで、最新の計測器を起動するように準備中です。また、適応光学系による高分解能分光法を使用しますが、HR 8799cよりも明るく星に近い惑星を見ることができます。
「KPICは、将来の30メートル測量望遠鏡の道具の跳躍橋です。」とMawet氏は言います。「今のところ、私たちは、宇宙の形の惑星の無数の方法についてたくさんのことを学んでいます。


HR 8799惑星系は、天文学者が直接撮影した最初の太陽系です。2008年にKeck Observatoryの近赤外線アダプティブオプティクスを用いて撮影されたこの写真は、HR 8799（中心）と呼ばれる埃の多い若い星を周回する3つの惑星（b、c、dとラベル付けされている）を示した。2010年に、チームはシステム内の4番目の惑星を検出したことを発表しました（「e」とラベル付けされています）。HR 8799システムは地球から129光年離れています。クレジット：NRC-HIA / C。マロイ/ WMケックの観察

NIRSPECについて
Near-Infrared Spectrograph（NIRSPEC）は、スペクトル分解能の高い広範囲の赤外波長にわたって物体のスペクトルを捕捉する、独特の交差分散エシェル分光器です。Ian McLean教授が率いるチームによってUCLA赤外線実験室に建設されたこの装置は、クールスターの半径速度の研究、星やその周辺の豊富な測定、惑星科学、その他多くの科学的プログラムに使用されています。第2のモードは、スペクトル分解能は低いが高感度であり、遠方の銀河や非常に涼しい低質量星の研究に人気があります。NIRSPECは、AOの高空間分解能とNIRSPECの高スペクトル分解能を組み合わせるために、Keck IIの適応光学（AO）システムとともに使用することもできます。このプロジェクトのサポートは、Heising-Simons Foundationによって提供されました。詳細はこちら www.heisingsimons.org。

アダプティブオプティクスについて
WM Keck Observatoryは、地球大気の乱気流による歪みを除去する画期的な技術であるアダプティブオプティクス（AO）分野の著名なリーダーです。Keck天文台は、大型望遠鏡で自然案内星（NGS）とレーザーガイド星型適応光学（LGS AO）の両方の天文学的使用を開拓し、現在のシステムは、ハッブル宇宙望遠鏡よりも3〜4倍のシャープな画像を提供します。Keck AOは、星雲周回軌道4つの巨大惑星を撮影し、銀河中心の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、それらの前駆体である星を特定しました。この技術のサポートは、Bob and Renee Parsons Foundation、Change Happens Foundation、Gordon and Betty Moore Foundation、富士山 キューバ天文学財団、NASA、NSF、およびWM Keck財団です。

WM KECK OBSERVATORYについて
WM Keck Observatory望遠鏡は、地球上で最も科学的に生産的なものです。ハワイ島のMaunakeaにある2つの10m光学/赤外線望遠鏡は、イメージャー、マルチオブジェクトスペクトログラフ、高分解能スペクトログラフ、積分フィールドスペクトロメーター、世界をリードするレーザーガイドスターアダプティブオプティクスシステム。ここに示されたデータは、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学、および米国航空宇宙局（NASA）の科学的パートナーシップとして運営されている私立501（c）3非営利団体であるKeck Observatoryで得られたものです。天文台は、WM Keck財団の寛大な財政的支援によって可能になった。著者は、マウナケアの首脳会議が常にネイティブ・ハワイのコミュニティ内にあったという非常に重要な文化的役割と敬意を認識し、認識しています。私たちはこの山からの観測を行う機会を持つのが最も幸運です。