NASAのTESS（トランジットエキソプラネット調査衛星）は、ホストスターの居住可能ゾーンに位置する最初の地球サイズの惑星を発見しました。この発見はスピッツァー宇宙望遠鏡で確認されました。この惑星は、居住可能なゾーンで発見された数少ない地球サイズの世界の1つです。
惑星はTOI 700 dと呼ばれ、地球から約100光年離れています。それは、星座ドラドにあるクールなM-ドワーフ（赤いドワーフ）の星であるTOI 700を周回しています。これはTESSの重要な発見です。これは、他の太陽系で地球サイズの惑星を探査するように設計されているためです。
天文学的命名規則により、TOI 700 dはその星から4番目に遠い惑星です。文字bとcは、星に近い惑星です。 （文字aは、スターとそれが持っているかもしれない仲間のために予約されています。）
TESSは、一度に27日間、空の広い帯を監視して惑星を見つけます。太陽系外惑星が私たちと星の間を通過するとき、それは星明かりの低下を検出します。惑星がその星の前を通過するたびに、トランジットと呼ばれます。この場合、TESSはTOI 700システムの3つの惑星を複数回通過しています。
新しいシステムとその惑星は、天文学的には比較的近くにあります。この近接性はTESSの使命の重要な部分です。地球サイズの惑星を見つけるように設計されているだけでなく、他の望遠鏡が追跡観測を行うこともできるように設計されています。それは、太陽系外惑星が遠くなるほど難しくなります。
「TESSは、近くの星を周回する地球サイズの惑星を見つけるために特別に設計され、打ち上げられました」と、ワシントンのNASA本社の天体物理学部門のディレクター、ポール・ハーツは述べました。 「近くの星の周りの惑星は、宇宙や地球上のより大きな望遠鏡で追跡するのが最も簡単です。 TOI 700 dの発見は、TESSにとって重要な科学的発見です。惑星のサイズと居住可能ゾーンのステータスをスピッツァーで確認することは、今年1月の科学運用の終わりに近づくスピッツァーにとってもう1つの勝利です。」
ホスト星は、太陽の質量の約40％の小さくてクールなM-矮星（赤い矮星）です。 TESSが研究する帯はセクターと呼ばれ、TOI 700はTESSの運用初年度に複数のセクターに登場しました。もともと、天文学者はその星を私たちの太陽に似ていると誤認していました。その結果、惑星はより大きくより熱く見えました。最終的に、エラーは修正され、天文学者はTOI 700 dが居住可能ゾーンにあることがわかります。
「星のパラメータを修正すると、惑星のサイズが減少し、最も外側の惑星が地球のサイズと居住可能ゾーンにあることに気付きました」と、大学の研究者で大学院生の1人であるEmily Gilbert氏は述べています。シカゴ。
太陽系外惑星が赤い矮星を周回する際の問題の1つはフレアです。赤い小人は長命です、それは彼らに彼らの惑星での生命の発達のための彼らを興味深い候補にします。しかし、彼らはかなりのフレアを示し、時には数分でエネルギー出力を倍増させます。これは、惑星の潜在的な居住可能性に関して多くの議論を引き起こします。しかし、ギルバートによれば、TOI 700 dはフレアアクティビティを示しません。
「さらに、11か月のデータで星からのフレアは見られませんでした。これにより、TOI 700 dが居住可能である可能性が高まり、大気や地表の状態のモデル化が容易になります」とGilbert氏は述べています。
太陽系外惑星が赤い矮星を周回する際のもう1つの問題は、潮汐のロックです。赤い小人は私たちの太陽のような星よりもはるかに少ないエネルギーを生成するので、惑星は居住可能なゾーンにあるためにそれらに非常に近くなければなりません。しかし、その近さは潮汐ロックにつながり、居住性の可能性を減少させる可能性があります。アメリカの天文学会の年次総会で発表したこの仕事の背後にいるチームによると、これらの惑星はほぼ確実に潮汐で閉じ込められています。
最も内側の惑星TOI 700 bは、地球とほぼ同じサイズで、10日ごとに軌道を回ります。中惑星、700 cは地球の2.6倍の大きさで、16日ごとに軌道を完了します。 700 cはおそらくガスが支配する世界です。 700 dは地球より約20％大きく、37日で軌道を完了します。
この発見の重要性-居住可能なゾーンで最初の地球サイズの世界-のために、科学者たちはそれについて確信したいと思いました。確実性が必要なため、天体物理学センターのジョセフロドリゲスが率いる科学者チーム| Harvard＆Smithsonianは、TOI 700 dを確認するためにSpitzerによる追跡観察を要求しました。
NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡が太陽系外惑星の発見を確認するように要求されたのは初めてではなく、スピッツァーはそれを釘付けにしました。
「スピッツァーは私たちが期待したとおりにTOI 700 dが通過するのを見ました。」
ジョセフ・ロドリゲス、ハーバードおよびスミソニアン天体物理学センター
「この発見の影響を考えると、これはTESSの最初の居住可能ゾーンの地球サイズの惑星であるため、このシステムの理解をできる限り具体的にしたかったのです」とロドリゲス氏は語った。 「スピッツァーは、予想どおりにTOI 700 dが通過することを確認しました。これは、ミッションの遺産に追加されたもので、2つのTRAPPIST-1惑星を確認し、さらに5つの惑星を特定するのに役立ちました。」
スピッツァーは、TESSが発見したものを強力に確認しました。トランジットは実際には惑星であり、より小さくて暗い調子の伴星ではないことを確認しました。 Spitzerは、TESS測定の信頼性も改善しました。プレスリリースで、NASAはスピッツァーは「<TOI 700 d’s>軌道周期の測定値を56％シャープにし、サイズを38％シャープにした」と述べています。小型の1メートルの地上望遠鏡による追加の観測により、発見がさらに確認されました。
しかし、このすべての観察にもかかわらず、天文学者はまだこの惑星とそのシステムを研究する初期段階にあります。その近接性のおかげで、天文学者は地上の望遠鏡を使用して700 dの質量をより正確に研究し、システム内の3つすべての太陽系外惑星の地球またはガスの性質をうまく確認できるようになります。
さらに先を見れば、将来の望遠鏡（地上望遠鏡と宇宙望遠鏡の両方）は、惑星をより完全に研究でき、おそらくそれらの大気組成を決定できるはずです。しかし、それは将来のことです。今のところ、天文学者が持っている情報は貴重です：それは惑星をモデル化して予測をするために使用することができます。
NASAのGoddardスペースフライトセンターの研究者は、700 dの潜在的な環境の20のモデルをすでに作成しており、居住性につながる可能性のある圧力と温度の条件を確認しています。しかし、彼らがモデル化したもの、および今後の追跡観測によって約700 dが判明したものは、地球とは大きく異なる可能性があります。潮汐で閉じ込められた世界では、気象と気候は大きく異なります。
「私たちが地球について何を見つけても、地球上で私たちが持っているものとは完全に異なるように見えるので、それはエキサイティングです。」
Gabrielle Engelmann-Suissa、リサーチアシスタント、モデリングチームリード。
モデルは、TOI 700 dのような太陽系外惑星を理解する上で重要な目的を果たします。惑星の大気をモデル化することにより、天文学者は大気スペクトルがどのように見えるかを予測できます。これらのモデルは、取得時に実際のスペクトルと比較でき、天文学者に太陽系外惑星をさらに理解するための出発点のようなものを提供します。
「いつか、TOI 700 dからの実際のスペクトルが得られたら、バックトラックし、それらを最も近いシミュレートされたスペクトルに一致させ、それをモデルに一致させることができます」と、モデリングチームを率いるGoddardの研究助手であるGabrielle Engelmann-Suissaは述べました。 「私たちが地球について何を見つけても、地球上で私たちが持っているものとは完全に異なるように見えるので、それはエキサイティングです。」
モデリングチームは、700日間で20種類のモデルを作成しました。あるシミュレーションでは、太陽系外惑星は、若い火星のように、二酸化炭素を支配する高密度の大気を持っていました。そのモデルでは、星に面した側に深い雲の層がありました。別のモデルでは、惑星は地球の全陸版であり、雲がなく、風が惑星の夜側から流れ出て、星側に収束しています。
TESSは、太陽系外惑星を見つけるという2年間の使命のほぼ半分を占めています。天文学者はTESSが10,000の惑星を見つけることを期待しており、それらの約10が太陽のような星の居住可能なゾーンで地球のような世界であると推定しています。 TESSはMITによって管理され、NASAのゴダード宇宙飛行センターによって管理されています。
もっと：
- プレスリリース：NASAプラネットハンター、地球規模で1番目のハビタブルゾーンの世界を発見
- NASA：TESS、通過する外惑星調査衛星
- スペースマガジン：TESSが運用可能になったため、天文学者は14,000の惑星を見つけると推定しています。 10は、太陽のような星のハビタブルゾーンにある地球のような世界かもしれません
