太陽系外惑星を見つけるための安価な方法

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画像クレジット:ESA

テキサス大学オースティン校の天文学者は、太陽系外惑星を探す安価な方法を見つけたと信じています。プロセスはおそらく内側の惑星を破壊するでしょうが、外側の惑星はおそらくまだ星の周りの軌道に留まっているでしょう。これらの白色矮星は特定の速度で脈動することが知られているため、星の周りを移動する惑星の重力は、安価な地球ベースの望遠鏡で検出できるはずの微小量でこの脈拍数に影響を与えるはずです。

テキサス大学オースティン校の天文学者は、私たちのような他の太陽系が存在するかどうかを判断するための安価な方法を発明しました。

現在惑星を持っていることが知られている100を超える星の中で、天文学者は私たちに類似したシステムをほとんど見つけていません。これが技術的な制限によるものなのか、それとも私たちのシステムが本当に珍しい構成なのかは不明です。マクドナルド天文台の天文学者?新しい検索方法は、今日のテクノロジーと組み合わせた恐慌時代の望遠鏡を使用しています。

天文学者のドンウィンゲットとエドワードナース、大学院生のファーガルムラリーとアンジュムムカデム、そして同僚たちは、私たちのような太陽系の「残り物」を探しています。彼らの方法は、「白い矮星」と呼ばれる古代の燃え尽きた太陽の特性を利用して、その星が死んだ後、そのような太陽系の破片を探します。

テキサス大学の天文学者であるビルコクランとテッドフォンヒッペルもS.O.ブラジルのケプラー大学、リオグランデドルスルスル、サンタカタリーナ大学のアントニオカナーン。

天文学者は、太陽のような星が核燃料を使い果たすと、その外層が膨張し、その星が「赤い巨大」星になることを知っています。これが太陽に起こると、約50億年後、水星と金星を飲み込み、おそらく地球に届かないと彼らは予想しています。次に、太陽はその外側の層を吹き飛ばし、美しく、かすかな惑星状星雲として数千年の間存在します。太陽の残りのコアは、地球の大きさほどの白い矮星、密集した薄暗くなった燃えがらになります。そして、最も重要なことは、それはおそらく私たちの太陽系の外惑星によって軌道に乗ることでしょう。

Sunのようなシステムがこの状態になると、Wingetのチームはそれを見つけることができる場合があります。彼らの方法は、白色矮星の変動性(つまり、明るさの変化)に関する30年以上の研究に基づいています。 1980年代の初めに、テキサス大学の天文学者は、いくつかの白い小人が規則的なバーストで変化する、または「脈動」することを発見しました。最近、Wingetと同僚は、これらの脈動する白色矮星(PWD)の約3分の1が、原子時計やほとんどのミリ秒パルサーよりも信頼できるタイムキーパーであることを発見しました。

これらの脈動は、惑星を検出するための鍵です。安定したPWDスターを周回する惑星は、その時刻の観測に影響を与え、スターからのパルスのパターンに周期的な変動を引き起こすように見えます。それは、PWDを周回する惑星が星を動かしながら、星を引きずるからです。星と地球の間の距離の変化は、脈動からの光が地球に到達するのにかかる時間を変化させます。パルスは非常に安定しているため、天文学者は、パルスの観測された到着時間と予想される到着時間の差を計算し、惑星の存在と特性を推定できます。 (この方法は、いわゆる「パルサー惑星」の発見で使用された方法と似ています。違いは、パルサーの伴星はそれらの星と一緒に形成されたとは考えられておらず、それらの星が超新星で爆発した後でのみです。)

「この探索は、最初は太陽の1〜4倍の大きさであった白色矮星に敏感であり、親星から2〜20 AU以内の惑星を検出できるはずです。これは、いくつかの星について、ハビタブルゾーン内を調査していることを意味します。 (AU、または天文単位は地球と太陽の間の距離です。)「基本的に、この手法で木星の距離で木星を検出することは簡単です。アヒルのスープだ」と彼は言った。

簡単ですが、速くはありません。星を遠くに周回する外惑星は、1つの軌道を完了するのに10年以上かかる場合があります。したがって、白色矮星を周回する惑星を決定的に検出するには、何年もの観測が必要になる可能性があります。

「あなたは完全な軌道のために長い時間を探す必要があります」とウィンゲットは言いました。 「半軌道または3分の1の軌道は、何かが起こっていることを教えてくれます。しかし、木星の距離にある惑星の場合、半軌道はまだ6年です。」 Wingetはこの方法にそれを追加しました。「天王星で木星を検出しますか?距離は簡単ですが、さらに長くかかります。」

PWDの惑星探索のために、Natherはマクドナルド天文台の2.1メートルのオットーシュトルーベ望遠鏡用に特別な新しい装置を考案しました。彼とムカダムは、ターゲットの星から来る光の量を測定するために、アルゴスと呼ばれる計器を設計および製造しました。具体的には、Argosは「CCD光度計」ですか。電荷結合デバイスを使用して画像を記録するフォトンカウンター。シュトルーベ望遠鏡の主な焦点に位置するアルゴスには、望遠鏡の2.1メートル主鏡以外の光学系はありません。アルゴスのコピーは現在、世界中の他の天文台に建設されています。

Mullallyは、シュトルーベ望遠鏡でアルゴスを使用して、白色矮星の周りの惑星の探索を続けています。彼には22のターゲット星があり、そのほとんどはスローンデジタルスカイサーベイによって特定されました。チームはアルゴスで有望な惑星候補を見つけたら、マクドナルド天文台にある9.2メートルのホビーエバリー望遠鏡(HET)を使用して追跡します。

「大きな惑星が遠くを周回している場合、それは小さな惑星が近くにある可能性があることの良い手掛かりです。その場合、あなたが行うことは、あなたがアクセスできる最大の望遠鏡でその目標を打ち倒すことです」とウィンゲットは言った。 HETはPWDのパルスのより正確なタイミングを可能にし、より小さな惑星を特定することができます。

この検索は、ドップラー分光法では研究できない星のタイプを研究できるでしょうか?これまでで最も成功した惑星探索法は?ウィンゲットは言った。太陽のような星の構成における特異性のため、ドップラー分光法は、太陽の2倍の質量の星の周りの惑星を探すのにそれほど敏感ではありません。ウィンゲットの研究における星のおよそ半分は、もともとこれらのタイプの星であった白い小人です。このため、マクドナルドでのPWDの調査は、今後20年間に計画されたNASAの宇宙ミッション、特に宇宙干渉ミッション、地球惑星ファインダー、ケプラー宇宙船の偵察と評価、および戦略の観測に役立ちます。

この研究は、NASA Origins助成金と、テキサス州からのAdvanced Research Project助成金によって資金提供されています。テキサス高等教育機関からの資金提供を通じて、2人の中等学校の教師(テキサス州ラウンドロックにあるストーニーポイント高校のドナスローターとオースティンにあるラニア高校のクリスコッター)がこの研究に直接関与しています。現在、インターネットを使用して科学、科学者、天文台を教室に直接持ち込むことにより、この関与を他の教師や教室の生徒にまで拡大する計画が進行中です。ラニア高校のコッターと彼の同僚は、この概念のテストにMullallyに関与しています。

元のソース:マクドナルド天文台ニュースリリース

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