地獄のような遠い世界で最初の「後光」？

恒星に正対している昼側では鉄が蒸発するほどの高温で大気が膨張しているが、夜側では鉄が液化して雨が降る程度には温度が低下しているので大気の膨張収縮と循環が激しい対流を起こしている。それが光の輪にどう影響しているのか不明。以下、機械翻訳。
地獄のような遠い世界で最初の「後光」？
2024 年 ４月 ５日
ESA / 科学 & 探査 / 宇宙科学 / Cheops
簡単に言うと
虹のような「後光効果」の潜在的な兆候が、太陽系外の惑星で初めて検出されました。 後光は、特殊な条件下でのみ発生するカラフルな同心円状の光の輪です。

ESAの機密性の高い地球外惑星特性解析衛星Cheopsと他のいくつかのESAおよびNASAのミッションからのデータは、この繊細な現象が637光年離れた超高温ガス巨大惑星WASP-76bの地獄のような大気から地球に向かってまっすぐに照射されていることを示唆している。

この効果は地球上ではよく見られますが、別の惑星である金星では一度だけ発見されています。 もし確認されれば、この最初の太陽系外の栄光は、この不可解な系外惑星の性質についてさらに明らかになり、奇妙な遠い世界をよりよく理解する方法についての刺激的な教訓をもたらすでしょう。

詳細
クフスとその友人たちからのデータは、系外惑星WASP-76bの太陽に照らされた顔の耐え難い熱と光と、その暗黒面の終わりのない夜の間に、太陽系外の最初の「栄光」があるかもしれないことを示唆している。 虹に似たこの効果は、完全に均一ではあるがこれまでのところ未知の物質で構成される雲に光が反射されるときに発生します。


系外惑星 WASP-76b の栄光のアーティストの印象
「私たちの太陽系の外でこれまで栄光が見られなかったのには理由があります。それには非常に特殊な条件が必要です」とポルトガルの天体物理学・宇宙科学研究所（天体物理学・宇宙科学研究所）の天文学者であり、『 研究。


「まず、完全に球形に近く、完全に均一で、長期間にわたって観測できるほど十分に安定した大気粒子が必要です。 惑星の近くの星は、観測者（ここではクフス）が正しい方向にいて、直接光を当てる必要があります。」


金星の後光: 地球以外の惑星で最初に見られた金星の後光は、少なくとも1200キロメートルにわたって広がりました。 2014年にESAの金星探査機ビーナス・エクスプレスによって金星で撮影された。
もし確認されれば、この最初の系外惑星の後光は、それを形成した惑星と恒星についてさらに理解するための美しいツールとなるでしょう。

「心に留めておくことが重要なのは、私たちが目撃しているものの信じられないほどのスケールです」と、系外惑星を研究しているESA研究員のマシュー・スタンディング氏は説明する。

「WASP-76b は数百光年離れたところにあり、おそらく溶融鉄の雨が降り注ぐ、非常に高温のガス巨大惑星です。 混乱にもかかわらず、私たちは後光の潜在的な兆候を検出したようです。 信じられないほど微弱な信号だ」

この結果は、遠く離れた世界でこれまでに見たことのない微妙な現象を検出するというESAのCheopsミッションの力を実証しています。

周縁が曲がった地獄のような惑星
WASP-76b は、超高温の木星のような惑星です。 縞模様のいとこよりも質量は 10% 小さいですが、大きさはほぼ 2 倍です。 太陽を周回する焦げた水星よりも12倍近い距離で主星をきつく周回しているこの系外惑星は、強烈な放射線によって「膨らんでいる」。


WASP-76b の夜側のアーティストの印象 – 熱いが、溶けた鉄の雨滴が落ちるほどには涼しい
2013 年の発見以来、WASP-76b は厳しい調査にさらされ、奇妙な地獄のような光景が浮かび上がってきました。 惑星の片面は常に太陽に面しており、その温度は摂氏2400度に達します。 ここでは、地球上の岩石を形成する元素が溶けて蒸発し、少し涼しい夜側で凝結し、溶けた鉄の雨を滴らせる鉄雲を作り出します。

しかし、科学者たちは、WASP-76bの「周縁」、つまり主星の前を通過するときに見られる最外側の領域の明らかな非対称性、または奇妙さに困惑している。

TESS、ハッブル、スピッツァーなど、ESAとNASAのさまざまなミッションからのデータも、この明らかな研究で分析されましたが、後光現象のヒントが現れ始めたのは、ESAのCheopsとNASAのTESSが協力したときでした。

クフプスは、WASP-76bが太陽のような星の前や周りを通過するのを集中的に監視しました。 3 年間で 23 回の観測を行った後、データは、惑星の東側の「ターミネーター」、つまり夜と昼が出会う境界から発せられる光の量が驚くほど増加していることを示しました。 これにより、科学者は信号の起源を解きほぐし、拘束することができました。

「系外惑星の明るさ、その『位相曲線』にこのような急激な変化が検出されたのは今回が初めてです」とオリヴィエ氏は説明する。

「この発見により、この予期せぬ輝きは、強力で局所的な異方性（方向依存性）の反射、つまり栄光効果によって引き起こされる可能性があるという仮説が導き出されます。」

WASP-76b の反射する栄光に浸る
栄光効果は虹のようなパターンを作成しますが、この 2 つは同じではありません。 虹は、太陽光が特定の媒体を通過するときに形成されます。
空気から水など、密度が異なる媒体に密度を変えると、経路が曲がります (屈折します)。 異なる波長は異なる量で曲げられ、白色光がさまざまな色に分割され、おなじみの虹の丸い弧が形成されます。


金星と地球の栄光のシミュレーションビュー
しかし、栄光は、光が狭い開口部の間、たとえば雲や霧の中の水滴の間を通過するときに形成されます。 繰り返しますが、光の経路は曲がり（この場合は回折され）、ほとんどの場合、同心円状の色のリングが作成され、光波間の干渉によって明るいリングと暗いリングのパターンが作成されます。

遠く離れた最初の栄光が何を意味するのか
栄光効果の確認は、完全に球形の液滴で構成された雲が少なくとも 3 年間継続しているか、常に補充されているということを意味します。 このような雲が持続するには、大気の温度も時間の経過とともに安定している必要があります。これは、WASP-76b で何が起こっているのかについての興味深い詳細な洞察です。

重要なのは、遠く離れたこのような微細な驚異を検出できるということは、科学者や技術者に、他の見えにくいが重要な現象を検出する方法を教えることになるでしょう。 たとえば、液体の湖や海洋に反射する太陽光は、居住可能性の要件です。

地平線上の輝かしい証拠
「この興味深い『余分な光』がまれな栄光であると決定的に言うには、さらなる証拠が必要です」とESAの次期アリエルミッションのプロジェクト科学者テリーザ・ルフティンガーは説明する。

「NASA/ESA/CSA ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載された NIRSPEC 装置による追跡観測は、まさにその役割を果たすことができます。 あるいは、ESAの今後のアリエルミッションでその存在が証明されるかもしれない。 他の系外惑星から輝く、より輝かしい色を発見することもできるでしょう。」

オリヴィエは次のように結論づけています。「私はこの奇妙な惑星から来る非対称な光の最初の検出に関わっていました。それ以来、その原因について非常に興味を持っていました。 ここにたどり着くまでに時間がかかり、「なぜそこにこだわるの？」と自問した瞬間もありました。 時間を使って他のことをしたほうがいいかもしれません。』しかし、この特徴がデータから現れたとき、それはとても特別な感覚でした。毎日起こることのない特別な満足感です。」

編集者向けのメモ

O.D.S.による「超高温木星WASP-76 bの上層大気の非対称性」 デマンジョンら。 は、2024年 4月 5日に Astronomy & Astrophysics に掲載されます。DOI: https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202348270