低密度の「綿菓子」の太陽系外惑星は、実際にはリングのある通常の惑星だけですか？ -スペースマガジン

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天文学者が綿菓子の惑星、またはスーパーパフと呼ぶこともあるタイプの太陽系外惑星があります。質量が極端に大きい半径と一致しないため、不思議です。 2つの特性は、密度が非常に低い惑星を意味します。

私たちの太陽系にはそれらのようなものはなく、遠い太陽系でそれらを見つけることは不可解です。今、天文学者のペアがそれを理解したかもしれません。

天文学者はカーネギー大学のAnthony PiroとCaltechのShreyas Vissapragadaです。彼らの論文のタイトルは「スーパーパフが環状外惑星として説明できるかどうかを探る」です。 The Astronomical Journalに掲載されています。

「これらの惑星が綿菓子のように風通しが悪いとしたらどうだろうと考え始めました」とピロはプレスリリースで述べています。「スーパーパフが実際にリングで囲まれているために、スーパーパフが非常に大きく見える場合はどうなりますか？」

惑星ハンターは4,000以上の確認された太陽系外惑星を発見しました。注意深く観察すると、天文学者は、密度、質量、サイズなどの太陽系外惑星の特性を、それらが星の居住可能ゾーンにいる場合でも制約できます。しかし、これらの遠くのオブジェクトにリングがあるかどうかを判断する実際の方法はありません。

何もしなかったとしたら、それは驚くべきことです。私たちの太陽系のすべてのガスジャイアントとアイスジャイアントにはリングがありますが、簡単に識別できるのは土星のものだけです。

太陽系外惑星の大部分は、輸送法で発見されます。ホスト星と私たちの間を通過する惑星を注意深く観察する必要があります。惑星の通過の原因である星明かりの小さなディップに基づいて、天文学者は惑星を検出できます。また、惑星の動きに応じて星が揺れるのを見ながら、彼らが惑星の他の特性を決定する方法でもあります。

しかし、トランジット法では、惑星に輪があるかどうかを天文学者に伝えることはできません。思考実験で、天文学者たちは、土星のような惑星が遠くの観測者にどのように見えるか疑問に思いました。

「遠い世界から私たちを振り返るとしたら、土星を輪状の惑星として認識できますか、それとも宇宙人にとってはふくらんでいる惑星のように見えますか？」ビッサプラガダは尋ねた。

研究者は彼らの論文で「土星の例を検討するのに役立つ例です：季節の平均です。外部の観測者がリングを考慮せずに輸送中に土星のサイズを測定した場合、彼らはその真の密度を約2倍過小評価します。」

彼らは、実際の実験またはシミュレーションを使用して、その思考実験を構築しました。研究者たちは、太陽の前を通過する環状惑星と、強力な観測機器を使用して遠方の天文学者にどのように見えるかをシミュレートしました。彼らはまた、観察に影響を与えるであろうリングの材料の種類を研究しました。

結果はまちまちだった。彼らの研究によると、リングはいくつかのパフ惑星を説明することができますが、すべてではありません。彼らの論文では、彼らは「この説明はスーパーパフの一部に有効であることがわかりますが、他の人にはそれが困難である」と述べています。これらの結果の説明の一部には、パフ惑星の特徴のないスペクトルが含まれています。

彼らの論文では、著者らは次のように語っています。これは、スーパーパフがこれまでに特徴のない通過スペクトルしか示さなかった理由を自然に説明します。」通常、太陽系外惑星にはスペクトルがありますが、リングがある場合はありません。

著者らは続けます。「この仮説は、すべてではなく一部のケースで機能する場合があります。スーパーパフが親の星に近接しているため、氷のような組成ではなく岩の組成のリングが必要になります。」これにより、リング自体の半径が制限されます。

また、半径の制限は、リングが一部のパフ惑星を説明できることを意味しますが、すべてではありません。この論文によると、「リングが多孔質材料で構成されていない限り、ケプラー51b、51c、51d、79dのサイズが大きいことを説明するのは困難です。」 3つのケプラー51惑星はすべてパフ惑星であり、密度が最も低い3つです。実際、それらはすべて木星サイズの惑星ですが、その質量は地球の数倍です。

プレスリリースで、共著者のPiroは次のように説明しています。「これらの惑星は主星の近くを周回する傾向があるため、リングは氷ではなく岩である必要があります。しかし、岩が非常に多孔性でない限り、ロッキーリングの半径は非常に大きくすることができます。そのため、すべてのスーパーパフがこれらの制約に適合するとは限りません。」

岩だらけのリングを構成する材料は、密度が非常に高く、特定のサイズのリングしか構成できません。密度が高すぎ、惑星から離れすぎている場合は、代わりに衛星に結合されます。

研究者のペアは、観察された少なくとも3つのパフ惑星はリングで説明できる可能性が高いと言います：ケプラー87cおよび177c、ならびにHIP 41378f。ケプラー87cは海王星と同じ大きさですが、地球の約6.4倍の大きさです。リストの他の2つは、サイズと質量の間に同様の不一致があります。

残念ながら、天文学の多くの問題と同様に、この調査が正確であるかどうかを確認する観測力がありません。地上観測は明るい目標に近づいていますが、既知のパフ惑星のホスト星は薄すぎます。（唯一の例外は、HIP 41278 fです。これは、2人の著者がこの論文を完成させたときに新しいパフプラネットとして発表されました。）また、天文学の他の問題と同様に、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡がいくつかの光を当てるのを待つ必要があります。問題。現在の観測施設では、太陽系外惑星の周りのリングを検出できません。

これらの太陽系外惑星のいずれかにリングがあることが確認された場合、それは重要な進展です。惑星系がどのように形成され、どのように進化したかについて、天文学者にもっとよく理解してもらいます。