天文学者は絶えず空を探査して予期せぬことを探します。彼らは、過去の知恵を置き換える可能性のある新しいアイデアを受け入れることをいとわない。
ただし、ルールには1つの例外があります。それは、Earth 2.0の検索です。ここでは、予期しないものを見つけたくありませんが、期待したものを見つけます。私たちは自分の惑星に非常に似ている惑星を見つけたいと思っています。
美味しい緑の植物や文明のある水の世界であるかどうかを確認するのに十分なほど詳細にこれらの惑星を正確にイメージすることはできませんが、間接的な方法を使用して「地球のような」惑星を見つけることができます。地球への半径。
問題は1つだけです。現在、太陽系外惑星の質量を測定する手法は限られています。これまでのところ、天文学者は半径方向の速度を測定している-それはその惑星外の引力によって引っ張られている星の軌道の小さな揺れ-惑星と星の質量比を導き出すために。
しかし、ほとんどの太陽系外惑星は通過信号を介して検出されるため、惑星がホストスターの前を通過するときに光が落ちるこの方法だけに基づいて質量を測定できたら、すばらしいと思いませんか？まあ、MITの天文学者たちは方法を見つけました。
大学院生のジュリアンデウィットとマッカーサーフェローのサラシーガーは、太陽系外惑星の通過信号だけを使用して質量を測定する新しい手法を開発しました。惑星が通過するとき、星の光は惑星の大気の薄い層を通過し、それが星の光の特定の波長を吸収します。スターライトが地球に到達すると、大気の組成の化学的指紋が刻印されます。
いわゆる透過スペクトルにより、天文学者はこれらの異星人の世界の大気を研究することができます。
しかし、ここが鍵です。より大規模な惑星は、より厚い大気を維持することができます。したがって、理論的には、惑星の質量は大気または透過スペクトルのみに基づいて測定できます。
もちろん、1対1の相関関係はありません。これはかなり前にわかっていたはずです。大気の範囲は、気温と分子の重量にも依存します。水素は非常に軽いので、酸素よりも大気から抜けやすくなります。
そのため、デウィットは、スケールの高さを表す標準の方程式（大気の圧力が低下する垂直距離）を使用して作業しました。圧力が低下する程度は、惑星の温度、惑星の重力（別名質量）、および大気の密度によって異なります。
基本的な代数によれば、これらのパラメーターの3つを知っていれば、4番目のパラメーターを解くことができます。したがって、惑星の重力、つまり質量は、大気の温度、圧力プロファイル、および密度（透過スペクトルのみで取得できるパラメータ）から導き出すことができます。
それらの背後にある理論的な研究により、de WitとSeagerは、ケーススタディとして、既に確立された質量を持つホットなJupiter HD 189733bを使用しました。彼らの計算は、ラジアル速度測定によって得られたものと同じ質量測定（木星の質量の1.15倍）を明らかにしました。
この新しい手法は、通過データのみに基づいて太陽系外惑星の質量を特徴付けることができます。熱い木星が新しい手法の主なターゲットである一方で、de WitとSeagerは近い将来に地球のような惑星を説明することを目指しています。 2018年に予定されているジェームズウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げにより、天文学者ははるかに小さな世界の質量を取得できるはずです。
この論文はScience Magazineに掲載されており、より長い形式でダウンロードできます。
