TESSが最初の地球規模の世界を見つけた

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NASAの新しい惑星探査望遠鏡TESS（トランジットエキソプラネット調査衛星）は、最初の地球サイズの世界を見つけました。地球サイズの惑星とその熱いネプチューンの伴星は、2019年1月にTESSによって最初に観測されましたが、地上ベースの追跡観測でそれらのステータスを確認するためにこれまでに取られました。この発見は、The Astrophysical Journal Lettersに掲載されています。

TESSが計画されたときのアイデアは、最も近くて明るい星の近くで最も有望な太陽系外惑星を見つけることでした。これにより、経過観察がはるかに簡単になります。科学者たちは、TESSが2年間のミッションで約300の地球サイズまたは超地球サイズの太陽系外惑星を見つけると計算しました。したがって、最初のものを見つけることは大したことです。

TESSは、太陽系外惑星の発見を任されています。ミッションの背後にあるアイデアは、より小さな地球サイズのものを見つけることでした。 TESSの前身であるケプラー宇宙望遠鏡は、多くの太陽系外惑星を発見しましたが、それらのほとんどは地球よりもはるかに大きかったです。大きい方が見つけやすいので、それは理にかなっています。

「1年ほど前にローンチしたTESSは、すでに惑星狩猟ビジネスの革新的な存在となっているので、とてもエキサイティングです。」
Johanna Teske、カーネギー科学研究所。

「2年ほど前にローンチしたTESSは、すでに惑星狩猟ビジネスの変革者となっているので、とてもエキサイティングです」と、この論文の2番目の執筆者であるカーネギー科学研究所のJohanna Teskeは述べています。「宇宙船は空を調査し、私たちはTESSフォローアップコミュニティと協力して、地上の望遠鏡と計器を使用した追加の観測のための潜在的に興味深いターゲットにフラグを立てます。」

これらの新しく発見された惑星はどちらも、HD 21749と呼ばれるオレンジ色の主系列星を周回しており、地球から約53光年、太陽の質量の約70％を占めています。 2つの惑星は、その太陽系で知られている唯一の惑星です。地球サイズのものはHD 21749cと呼ばれ、熱い亜海王星の惑星はHD 21749bと呼ばれます。

カーネギー科学研究所は、マゼラン望遠鏡が設置されているチリのラスカンパナス天文台を運営しているコンソーシアムの一部であるため、この発見に大きく貢献しています。マゼランII望遠鏡には、PFS（プラネットファインダースペクトログラフ）と呼ばれる独自の装置が取り付けられています。これは、この研究に携わった科学者によって開発され、開発されました。 PFSはこれら2つの惑星を確認するのに役立ちました。また、海王星以下のHD 21749bの質量も測定しました。

チームはPFSを使用してTESSの発見を検証しました。これは、PFSが、現在、個々の太陽系外惑星の質量を決定する唯一の方法である放射速度法に依存しているためです。質量がわからない場合は、惑星の密度や組成を特定することはできません。

PFSは重力に依存して太陽系外惑星の質量を測定します。星、この場合はHD 21749は、それを周回する惑星に強い影響を及ぼします。しかし、重力は両方の方法で機能します。惑星の引力は、PFSが検出できるわずかな揺れを星に与えます。ホスト星のふらつきが大きいほど、惑星はより巨大になります。

「PFSは、南半球でこれらのタイプの測定を実行できる唯一の機器の1つです」とTeske氏は付け加えました。「それで、それはTESSミッションによって見つけられた惑星をさらに特徴付けることの非常に重要な部分になるでしょう。」

観測方法が異なれば、惑星の種類も異なります。それぞれの方法には独自の方法でバイアスがかけられており、科学者はこれを知っており、計画を立てています。 TESSのケースでは、通常10日未満で比較的速く軌道を回る惑星を見つけるように設計されていました。考えてみると、その理由がわかります。

「かなりの数の探偵が関与し、適切な人が適切なタイミングでそこにいました。」

ダイアナドラゴミール、MITの天体物理学宇宙研究研究所の主執筆者

惑星がその星を周回するのに非常に長い時間がかかる場合、たとえば天王星のように、太陽を周回するのに84年かかる場合、それを検出する前に、惑星が長時間周回する星を見つめる必要があるかもしれません。 10日しかかからない場合は、リソースを検出するために長時間リソースを監視する必要はありません。

この発見では、HD 21749bは、これまでのTESS系外惑星の中で最も長い軌道周期を持ち、約36日です。 TESSが機能するため、データでサブネプチューンを識別するのが困難になりました。

MITのカブリ宇宙物理研究所の主執筆者であるダイアナドラゴミール氏は、「かなりの数の探偵が関わっており、適切な人物が適切な時期にいました」と語った。「しかし、私たちは幸運であり、信号をキャッチしました、そしてそれらは本当に明確でした。」

亜海王星のHD 21749bは、地球の質量の約23倍、半径は地球の約2.7倍です。測定された密度は、惑星が岩が多くなく、かなりの大気があることを示唆しています。これは、天文学者がこれらのタイプの惑星の大気を理解するのに役立つかもしれません。

しかし、科学的な理由からサブネプチューンの発見はエキサイティングですが、兄弟のHD 21749cの方がエキサイティングかもしれません。星を周回するのにわずか8日かかり、地球サイズにはるかに近くなります。ただし、この惑星の質量と密度を測定することは簡単ではありません。

「このような小さな惑星の正確な質量と組成を測定することは困難ですが、HD 21749cを地球と比較するために重要です」と、この論文の著者の1人であるSharon Wangは述べています。「カーネギーのPFSチームは、この目標を念頭に置いて、このオブジェクトに関するデータを収集し続けています。」

「非常に近く、非常に明るい星の場合、最大数十の地球サイズの惑星が見つかると予想していました。」

ダイアナドラゴミール、MITの天体物理学宇宙研究研究所の主執筆者

TESSにより、天文学者はケプラーより正確な測定を行うことができます。 TESSがあれば、太陽系外惑星の質量、大気組成、その他の特性を測定できるはずです。太陽系外惑星や地球サイズの小さい太陽系外惑星は天の川では珍しくありませんが、それらについて学ぶことはまだたくさんあります。

まだその多様性を正確に説明することはできません。私たちはまだ始まったばかりです。これはエキサイティングで、TESSがその仕事をするにつれて、その興奮は高まっています。

「非常に近く、非常に明るい星の場合、最大で数十の地球サイズの惑星が見つかると予想されていました」とDragomir氏は述べています。「そして、ここにいます。これが私たちの最初のものであり、TESSにとって画期的な出来事です。さらに小さな星の周りに小さな惑星を見つけるための道が開かれ、それらの惑星は潜在的に居住可能かもしれません。」