天文学者はその雰囲気の中のチタンで地獄の世界を見つけます

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太陽系外惑星の捜索は多くの魅力的なケーススタディをもたらしました。たとえば、調査により、多くの「ホットジュピター」、つまり木星とサイズは似ているが太陽に非常に近い軌道を回るガス巨人が判明しました。この特定のタイプの太陽系外惑星は、主にそれらの存在がガス巨星が星系のどこに存在することができるかについての従来の考え方に挑戦するため、天文学者にとって興味の源でした。

したがって、ヨーロッパ南天天文台（ESO）の研究者が率いる国際チームが超大型望遠鏡（VLT）を使用して、地球から815光年離れた位置にあるホットジュピターであるWASP-19bをよりよく見る理由がここにあります。これらの観測の過程で、彼らは惑星の大気に微量の酸化チタンが含まれていることに気づき、この化合物がガスジャイアントの大気中で検出されたのは初めてです。

彼らの発見を説明する「高温木星の大気中の酸化チタンの検出」というタイトルの研究が最近科学ジャーナルに掲載されました 自然。Elyar Sedaghati（ベルリン工科大学を最近卒業した、ヨーロッパ南天天文台のフェロー）が率いるチームは、VLTアレイによって1年間にわたって収集されたデータを使用してWASP-19bを研究しました。

すべてのホットジュピターと同様に、WASP-19bは木星とほぼ同じ質量で、太陽に非常に近い軌道を回っています。実際、その軌道周期は19時間と非常に短いため、大気の温度は2273 K（2000°C; 3632°F）に達すると推定されています。これは金星の4倍以上の高温で、鉛を溶かすのに十分な温度です。実際、WASP-19bの温度は、ケイ酸塩鉱物と白金を溶かすのに十分なほど高温です。

この研究は、イメージング、分光、偏光の研究（偏光測定）を行うことができるマルチモードの光学機器であるVLTのFOcal Reducer /低分散Spectrograph 2（FORS2）機器に依存していました。 FORS2を使用して、星の前を通過する（別名：トランジットを行う）惑星を観測するチームは、大気から貴重なスペクトルを明らかにしました。

かすんでいる雲を通過した光を注意深く分析した後、チームは微量の酸化チタン（およびナトリウムと水）を見つけて驚いた。 ESOで2年間学生としてこのプロジェクトに取り組んだElyar Sedaghatiは、ESプレスリリースでの発見について次のように述べています。

“しかし、そのような分子を検出することは簡単なことではありません。 優れた品質のデータが必要なだけでなく、高度な分析を実行する必要もあります。結論を導き出すために、幅広い化学組成、温度、雲またはヘイズの特性に及ぶ何百万ものスペクトルを探索するアルゴリズムを使用しました。”

酸化チタンは冷たい星の大気中に存在することが知られている非常にまれな化合物です。少量の場合、吸熱器として機能するため、WASP-19bでこのような高温が発生した原因の一部である可能性があります。十分な量の場合、熱が大気に出入りするのを防ぎ、いわゆる熱反転を引き起こします。

これは上層大気の温度が高く、さらに下層の気温が低くなる現象です。地球上では、オゾンが同様の役割を果たし、成層圏の温度を逆転させます。しかし、ガスの巨人では、これは通常起こることの反対です。木星、土星、天王星、海王星では、上層大気の温度が低くなっていますが、圧力の上昇により、コアに近いほど温度が高くなっています。

チームは、この化合物の存在が大気の温度、構造、循環に大きな影響を与える可能性があると考えています。さらに、チームがこの化合物を検出できた（太陽系外惑星の研究者にとっては初めて）という事実は、太陽系外惑星の研究がいかに新しい詳細レベルを達成しているかを示しています。これらすべては、太陽系外惑星の大気の将来の研究に大きな影響を与える可能性があります。

また、近年VLTアレイに追加されたFORS2装置がなければ、この調査は不可能でした。改修プロジェクトを率いた機器科学者のアンリボフィンは、次のようにコメントしています。